(57)【要約】【課題】スモーク現象の発生を抑制し、かつ、異種元素が混入していない造形物を形成することができる三次元積層造形装置、及び、三次元積層造形装置の制御方法を提供する。【解決手段】粉末材料が供給されるステージと、ステージに向けて電子ビームを照射する電子ビーム出力部とを備え、ステージに供給された粉体材料に電子ビームを照射させて所定の領域を溶融、凝固させて造形物を形成する三次元積層造形装置において、ステージの電位を、接地電位又は正の電位に切り換える電位切り換え部と、電子ビームをステージに供給された粉体材料に照射する前に、ステージの電位が正の電位となるように電位切り換え部を制御する制御部とを備える。【選択図】図１
2019007051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末材料が供給されるステージと、
前記ステージに向けて電子ビームを照射する電子ビーム出力部とを備え、
前記ステージに供給された粉体材料に前記電子ビームを照射させて所定の領域を溶融、凝固させて造形物を形成する三次元積層造形装置において、
前記ステージの電位を、接地電位又は正の電位に切り換える電位切り換え部と、
前記電子ビームを前記ステージに供給された粉体材料に照射する前に、前記ステージの電位が正の電位となるように前記電位切り換え部を制御する制御部と
を備える三次元積層造形装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記電子ビームを前記粉体材料に照射している時間内において、前記ステージの電位が正の電位となるように前記切り換え部を制御した後、所定時間経過後、又は／及び、前記電子ビームが所定の電流値となった後、又は／及び、前記粉体材料が所定の温度となった後、前記ステージの電位が接地電位となるように前記電位切り換え部を制御する
請求項１に記載の三次元積層造形装置。
【請求項３】
前記制御部における前記電位切り換え部の制御は、予備加熱時における電子ビームの照射前に行う
請求項１又は２に記載の三次元積層造形装置。
【請求項４】
前記制御部における前記切り換え部の制御は、造形物の形成時における電子ビームの照射前に行う
請求項１又は２に記載の三次元積層造形装置。
【請求項５】
前記ステージを内部に保持する造形枠と、
前記ステージを前記造形枠の軸方向に昇降可能に支持するステージ昇降軸と、
前記ステージ昇降軸を前記造形枠の軸方向に移動させる昇降駆動部とを備え、
前記ステージは、前記造形枠及び前記昇降駆動部と、電気的に絶縁されている
請求項１に記載の三次元積層造形装置。
【請求項６】
粉末材料が供給されるステージと、
前記ステージに向けて電子ビームを照射する電子ビーム出力部とを備え、
前記ステージに供給された粉体材料に前記電子ビームを照射させて所定の領域を溶融、凝固させて造形物を形成する三次元積層造形装置の制御方法であって、
前記電子ビームを前記ステージに供給された粉体材料に照射する前に、前記ステージの電位が正の電位となるように前記ステージの電位を制御する工程と、
前記ステージの電位を正の電位とした後、前記ステージに供給された粉体材料に前記電子ビームを照射する工程とを有する
三次元積層造形装置の制御方法。
【請求項７】
さらに、前記電子ビームの照射を開始した後、所定時間経過後に前記ステージの電位が接地電位となるように前記ステージの電位を制御する工程を有する
請求項６に記載の三次元積層造形装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉体からなる粉末試料に電子ビームを照射して積層造形を行う三次元積層造形装置及び三次元積層造形装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ステージ上に敷き詰められた金属粉体からなる粉末層（パウダーヘッド）の表面に、電子ビームを選択的に照射して粉末試料を溶融、凝固させ、この選択的に凝固された層を三次元的に積層させることで造形物を形成する三次元積層造形装置が知られている。
【０００３】
このような、金属粉体からなる粉末層に電子ビームを照射して溶融、凝固させる三次元積層造形装置では、電子ビームの照射時に帯電した粉末粒子同士が互いに反発して、粉末粒子が粉末層の上面を浮遊するスモーク現象が発生する問題がある。スモーク現象が発生すると、造形作業を続けることは難しく、結果としてスモーク現象が起こったバッチの生産を中止する必要が出てくる。
【０００４】
特許文献１では、電子ビームの照射時における粉末粒子の浮遊を抑制するため、アルゴンやヘリウムなどの不活性ガスを導入する構成が開示されている。特許文献１では、アルゴンやヘリウムなどの不活性ガスを導入することで、帯電した粉末粒子を中性化し、粉末粒子の浮遊の抑制が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１０−５２６６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、金属粉体である粉末粒子の帯電を中和させるためにヘリウムガスやアルゴンガスを導入する方法では、形成された造形物の内部に、異種元素が混入する可能性が高い。したがって、ヘリウムガスやアルゴンガスを導入する方法は、造形物に対し強度を要求する場合には望ましい方法ではない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、スモーク現象の発生を抑制し、かつ、異種元素が混入していない造形物を形成することができる三次元積層造形装置、及び、三次元積層造形装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の三次元積層造形装置は、粉末材料が供給されるステージと、ステージに向けて電子ビームを照射する電子ビーム出力部とを備える。また、ステージの電位を、接地電位又は正の電位に切り換える電位切り換え部と、電子ビームをステージに供給された粉体材料に照射する前に、ステージの電位が正の電位となるように電位切り換え部を制御する制御部とを備える。そして、ステージに供給された粉体材料に電子ビームを照射させて所定の領域を溶融、凝固させて造形物を形成する。
【０００９】
また、本発明の三次元積層造形装置の制御方法は、上述の三次元積層造形装置において、電子ビームをステージに供給された粉体材料に照射する前に、ステージの電位が正の電位となるように前記ステージの電位を制御する工程と、ステージの電位を正の電位とした後、ステージに供給された粉体材料に電子ビームを照射する工程とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スモーク現象の発生を抑制し、かつ、異種元素が混入していない造形物を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る三次元積層造形装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る三次元積層造形装置の要部の拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る三次元積層造形装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図４】電位切り換え部において、第１接点部と第３接点部とを接続した場合の要部の構成図である。
【図５】ネックの形成が為されていない金属粉体が残っている状態のｎ＋１層目の造形面Ｓｎ＋１に、予備加熱による電子ビームＥｂを照射したときの概略図である。
【図６】電位切り換え部において、第１接点部と第２接点部とを接続した場合の要部の構成図である。
【図７】ステージの電位を接地電位とした後、電子ビームＥｂをｎ＋１層目の造形面Ｓｎ＋１に照射して予備加熱を継続した場合の概略図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る三次元積層造形装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る三次元積層造形装置の概略構成図である。
【図１０】従来の三次元積層造形装置の要部の概略構成図である。
【図１１】図１１Ａは、アニール工程前のｎ＋１層目の金属粉体の性質を概略的に示した図である。図１１Ｂ及び図１１Ｃは、アニール工程後のｎ＋１層目の金属粉体の性質を概略的に示した図である。
【図１２】図１２Ａは、アニール工程後、図１１Ｂに示す状態のｎ＋１層目の造形面に対して予備加熱する様子を示す図である。図１２Ｂは、アニール工程後、図１１Ｃに示す状態のｎ＋１層目の造形面に対して予備加熱をする様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態に係る説明に先立ち、スモーク現象が発生する要因について、図１０〜図１２を用いて詳述する。図１０は、従来の三次元積層造形装置の要部の概略構成図である。
【００１３】
図１０に示すように、従来の三次元積層造形装置１００は、主に、造形枠１０１と、ステージ１０２と、ステージ昇降軸１０３とを備え、これらは図示を省略する真空容器内に配置されている。以下の説明では、ステージ１０２の移動方向（鉛直方向）をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な第１の方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向に垂直な第２の方向をＹ方向とする。
【００１４】
造形枠１０１は、その軸方向がＺ方向となる筒状体１０１ａと、筒状体１０１ａの軸方向の上端部側に設けられたつば部１０１ｂとを有する。筒状体１０１ａは、軸方向に垂直な方向の断面が四角形である角筒である。なお、筒状体１０１ａは、その断面が円形である円筒であってもよい。つば部１０１ｂは、筒状体１０１ａの上端部の側周に設けられており、表面が水平となるように構成されている。また、つば部１０１ｂの外周の端部は、図示を省略する真空容器の内壁面に固定されている。筒状体１０１ａ内部では、後述するステージ１０２上で造形物Ｍが形成される。造形枠１０１は、金属材料で構成されており、接地電位に接続されている。
【００１５】
ステージ１０２は、表面にＸＹ方向に平行な面を有する四角形状の板状部材で構成されており、筒状体１０１ａ内部でＺ方向に上下動可能な大きさに構成されている。そして、ステージ１０２のＺ方向の裏面には、後述するステージ昇降軸１０３が固定されている。
【００１６】
ステージ昇降軸１０３は、その軸方向がＺ方向である棒状部材で構成されており、ステージ１０２のＺ方向の裏面に固定されると共に、図示を省略する昇降機構に接続されている。昇降機構を駆動制御することにより、ステージ昇降軸１０３は、Ｚ方向に移動可能に構成されている。そして、ステージ昇降軸１０３がＺ方向に移動することによりステージ１０２は、筒状体１０１ａ内部でＺ方向に上下動する。ステージ１０２及びステージ昇降軸１０３は、金属材料で構成されており、接地電位に接続されている。
【００１７】
以上の構成を有する三次元積層造形装置１００では、金属粉体をステージ１０２上に平坦に敷き詰める。その後、目的の造形物Ｍの三次元ＣＡＤ（Computer-Aided Design）データを一定の厚みに（ΔＺの厚み）にスライスした２次元データに基づいて電子ビームＥｂを走査し、金属粉体を選択的に溶融する。溶融した金属粉体同士が接合して凝固することにより、一層分の造型物Ｍが得られる。そして、一層分の造型物Ｍが形成された後は、ステージ１０２をＺ方向における下側に下げ、さらに、金属粉体の敷き詰め及び金属粉体の溶融、凝固を繰り返すことにより、目的とする造形物Ｍを得ることができる。
【００１８】
ここで、ｎ層まで造形物Ｍの形成が完了し、ｎ＋１層目の造形を行う際の製造工程について詳述する。以下の説明では、敷き詰められた金属粉体の電子ビームＥｂが照射される面を、「造形面」として説明する。
【００１９】
ｎ層目までの造形物Ｍの形成が完了したら、ｎ＋１層目の金属粉体を敷き詰める前に、ｎ層目の造形面全域を電子ビームＥｂで高速に掃引して、ｎ層目の造形面全域を数１００℃の高温状態に保持する。
【００２０】
その後、数１００℃に保持されたｎ層目の造形面上部に、ｎ＋１層目の金属粉体を敷き詰める。そして、ｎ＋１層目の金属粉体を敷き詰めた後、ｎ層目の造形面の熱がｎ＋１層目の金属粉体に伝達するまで所定時間待機する。この、ｎ層目の造形面の熱をｎ＋１層目の金属粉体に伝達させる工程を以後、アニールと記載することとする。
【００２１】
ところで、高温状態を経験した金属粉体は、隣接する金属粉体、及び、下層の造形面との接触部位にネックＮ（図１１Ｂ参照）が形成されることで電気的接続が助長され、良好な電気伝導性が実現できるという効果が経験的に得られている。したがって、このアニール工程により、ｎ＋１層目の金属粉体同士、及び、ｎ＋１層目の金属粉体と下層の造形面との間の電気的接続が促進される。
【００２２】
図１１Ａは、アニール工程前のｎ＋１層目の金属粉体の性質を概略的に示した図であり、図１１Ｂ及び図１１Ｃは、アニール工程後のｎ＋１層目の金属粉体の性質を概略的に示した図である。図１１Ａ〜図１１Ｃでは、隣接する金属粉体及び造形面との間のネックの形成が十分ではない金属粉体を「金属粉体Ｐａ」で示し、アニール処理により隣接する金属粉体及び造形面との間のネックの形成が十分に行われた金属粉体を「金属粉体Ｐｂ」で示している。
【００２３】
また、図１１Ａ〜図１１Ｃにおいて、ｎ＋１層目の下層（図１１Ａ〜図１１Ｃではｎ層目）では、金属粉体の所望の領域が溶融、凝固して形成された造形物Ｍが形成されている。さらに、ｎ＋１層目の下層では、造形物Ｍの周囲の金属粉体は、仮焼結体Ｐｓとして凝集した状態となる。なお、ｎ＋１層目の下層に形成された造形物Ｍと仮焼結体Ｐｓは電気伝導性に優れている。
【００２４】
図１１Ａに示すように、アニール工程前においては、ｎ＋１層目の金属粉体Ｐａは、隣り合う金属粉体Ｐａ、及び、下層の造形面Ｓｎとの間にネックＮは形成されていない。一方、アニール工程後においては、図１１Ｂに示すように、ｎ＋１層目の金属粉体Ｐｂは、隣り合う金属粉体Ｐｂ、及び、下層の造形面Ｓｎとの間にネックＮが形成される。これにより、ｎ＋１層目の金属粉体Ｐｂは、隣り合う金属粉体Ｐｂ、及び、下層の造形面Ｓｎと電気的に接続され、電気伝導が確立される。
【００２５】
しかしながら、図１１Ｃに示すように、アニール工程後においても、ｎ＋１層目の金属粉体Ｐの一部でネックＮの形成がうまく行われず、隣接する金属粉体Ｐ、及び、下層の造形面Ｓｎとの間の電気的接続が十分ではない金属粉体Ｐａが残る場合がある。
【００２６】
ところで、新規に形成したｎ＋１層の金属粉体Ｐの温度は、高温に保持したｎ層目の造形面Ｓｎ温度に比較して非常に低いため、アニール工程後においても、ｎ＋１層目の金属粉体Ｐの造形面の温度が一旦減少してしまう。そこで、ｎ＋１層目における造形物Ｍの形成の前に、電子ビームＥｂをｎ＋１層目の造形面Ｓｎ＋１に照射して造形面Ｓｎ＋１の温度を再度基準の温度に戻す「予備加熱」という作業を行う。ここで、予備加熱とは、造形時における金属粉体Ｐの溶融前に予備的に行う加熱である。
【００２７】
図１２Ａは、アニール工程後、図１１Ｂに示す状態のｎ＋１層目の造形面に対して予備加熱する様子を示す図である。図１２Ａに示す場合には、ｎ＋１層目の金属粉体ＰｂはネックＮの形成が十分に為されているため、予備加熱により電子ビームＥｂの照射によって注入された電子は、ｎ＋１層目に敷き詰められた金属粉体Ｐｂに帯電せずに、ネックＮを介して接地面（ステージ側）に流れる。
【００２８】
図１２Ｂは、アニール工程後、図１１Ｃに示す状態のｎ＋１層目の造形面に対して予備加熱をする様子を示す図である。図１２Ｂに示す場合には、予備加熱時における電子ビームＥｂの照射により、アニール工程においてネックＮの形成が行われなかった電気伝導性の悪い金属粉体Ｐａ付近に注入された電子は、下層に移動することができず、その金属粉体Ｐａの表面に帯電する。そして、帯電した電荷間に働く斥力クーロン相互作用がある閾値を超えた場合、隣接する金属粉体Ｐａ間に大きな反発力が働き、金属粉体が真空チャンバー内に飛散するスモーク現象が引き起こされる。
【００２９】
このように、アニール工程を行った場合においても、アニール工程でネックＮがうまく形成されなかった金属粉体Ｐａが残っている場合には、アニール工程後に行われる電子ビームＥｂの照射時に、スモーク現象が発生するおそれがある。
【００３０】
このようなスモーク現象を抑制するため、アニール工程において、ｎ層の造形面Ｓｎをより高温に保持し、その上面にｎ＋１層目の金属粉体Ｐを敷き詰めることで、さらにネックＮの形成を促進させ、ｎ＋１層目の金属粉体Ｐの電気伝導性を改善する手段も有効である。しかしながら、造形物Ｍが完成した後に造形物Ｍの周囲に凝集した仮焼結体Ｐｓは、アニール工程における処理温度をより高温にすることによって固く焼結することが予想される。したがって、アニール工程における処理温度を上げると、造形物Ｍの周囲に形成される仮焼結体Ｐｓを取り除く作業が困難となる。
【００３１】
また、高温の造形面に金属粉体を敷き詰めると、往々にして新たに形成された金属粉体Ｐの表面が盛り上がる現象が起こる。これは、金属粉体Ｐが敷かれる時に、造形面の熱が瞬時に新たに敷き詰められた金属粉体Ｐに伝達し、金属粉体Ｐの平坦化作業途中で金属粉体が仮焼結してしまうことが原因である。したがって、新たに金属粉体Ｐを敷き詰める前の段階では、可能な限り造形面の表面温度は低く維持したい。
【００３２】
一方で、電子ビーム方式の積層造形方法では、常に高温環境下で造形を実施することから、造形物に残留応力が存在し難く、金属粉体Ｐの伝導性を向上する高温環境におけるアニール工程は、一概に否定される工程ではない。
【００３３】
また、一般に、電子ビーム方式の積層造形に用いられる通常の金属粉体は、金属粉体が収容された容器を開封した直後において、金属粉体の表面は半導体の特徴を持つ酸化膜で覆われているため、帯電しやすい性質を有する。この帯電効果を抑制、又は、除去するために、高温環境下におけるアニール工程が有用な手段として採用されている。
【００３４】
以下では、アニール工程で受ける利点を生かし、かつ、スモーク現象の抑制を図った本発明の実施形態に係る三次元積層造形装置及び三次元積層造形装置の製造方法の一例を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。なお、各図において、共通の部材には同一の符号を付している。また、本実施形態は、以下の順で説明する。
１．第１の実施形態（造形前にアニール及び予備加熱を行う例）
１−１．三次元積層造形装置の構成
１−２．三次元積層造形装置の制御方法
２．第２の実施形態（造形前にアニールのみを行う例）
３．第３の実施形態（三次元積層造形装置の他の例）
【００３５】
１．第１の実施形態（造形前にアニール及び予備加熱を行う例）
１−１．三次元積層造形装置の構成
図１は、本発明の第１の実施形態に係る三次元積層造形装置１の概略構成図である。図１では、本実施形態に係る三次元積層造形装置１を、一部ブロック図で示している。また、図２は、本実施形態に係る三次元積層造形装置１の要部の拡大図である。
【００３６】
本実施形態に係る三次元積層造形装置１は、例えば、チタン、アルミニウム、鉄等の金属粉体Ｐからなる粉末材料に電子ビームＥｂを照射して粉末材料を溶融させ、この粉末材料が凝固した層を積み重ねて立体物（造形物Ｍ）を造形する装置である。また、以下の説明では、ステージ４の移動方向（鉛直方向）をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な第１の方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向に垂直な第２の方向をＹ方向とする。
【００３７】
本実施形態の三次元積層造形装置１は、真空容器２と、造形枠３と、ステージ４と、ステージ昇降軸５と、ステージ４に金属粉体Ｐを供給する粉体供給部６と、電子ビーム出力部１０とを有している。また、三次元積層造形装置１は、ステージ４表面の電位を切り換える電位切り換え部７と、時間計測部５０と、各部を制御する制御部４０とを有している。
【００３８】
［真空容器］
真空容器２は、中空の容器で構成されており、内部に、造形枠３、ステージ４、ステージ昇降軸５、及び粉体供給部６が収納されている。また、真空容器２には真空ポンプ３０が接続されている。制御部４０の制御の下、真空容器２内の雰囲気が真空ポンプ３０により排気されることで、真空容器２内は真空に維持されている。
【００３９】
［造形枠］
図２に示すように、造形枠３は、造形枠本体３１と、第１絶縁部３２とで構成されている。造形枠本体３１は、その軸方向がＺ方向となる筒状体３１ａと、筒状体３１ａの軸方向の上端部側に設けられたつば部３１ｂとを有する。筒状体３１ａは、軸方向に垂直な方向の断面が四角形である角筒である。つば部３１ｂは、筒状体３１ａの上端部の側周に設けられており、表面が水平となるように構成されている。また、つば部３１ｂの外周の端部は、真空容器２の内壁面に固定されている。造形枠本体３１は、金属材料で構成されており、接地電位に接続されている。
【００４０】
第１絶縁部３２は、造形枠本体３１の筒状体３１ａの内周面を覆うように設けられた筒状の部材で構成されている。第１絶縁部３２の外形は、造形枠本体３１を構成する筒状体３１ａの内形とほぼ同形状に形成されており、第１絶縁部３２の外周面が筒状体３１ａの内壁面に接触するように造形枠本体３１の筒状体３１ａ内部に挿入されている。また、第１絶縁部３２の内形は、Ｘ方向の断面が四角形状に形成されている。第１絶縁部３２は、例えばセラミックやガラスなどの、耐熱性を有する絶縁材料で構成されている。
【００４１】
造形枠本体３１と第１絶縁部３２は、例えば、図示を省略するボルトなどによって互いに固定されている。そして、第１絶縁部３２の内部には、後述するステージ４が配置され、ステージ４上では所望の造形物Ｍが形成される。
【００４２】
［ステージ］
ステージ４は、表面にＸＹ方向に平行な面を有する四角形状の板状部材で構成されており、造形枠３を構成する第１絶縁部３２の内部でＺ方向に上下動可能な大きさに構成されている。そして、ステージ４のＺ方向の裏面には、後述するステージ昇降軸５が固定されている。ステージ４は、金属材料で構成されている。そして、ステージ４の電位は、制御部４０の制御の下、後述する電位切り換え部７により、所定のタイミングで切り換えられる。ステージ４の電位の切り換えについては後で詳述する。
【００４３】
［ステージ昇降軸］
ステージ昇降軸５は、その軸方向がＺ方向となる棒状部材で構成されており、ステージ４の金属粉体が形成される面とは反対側の裏面に固定されている。また、ステージ昇降軸５は、図２に示すように、第１金属部５１、第２絶縁部５２、第２金属部５３で構成されている。第１金属部５１及び第２金属部５３は、耐熱性を有する金属材料で構成されており、第２絶縁部５２は、第１絶縁部３２と同様、例えばセラミックやガラスなどの耐熱性を有する絶縁材料で構成されている。
【００４４】
第１金属部５１は、ステージ４の裏面に固定される部材である。第２絶縁部５２は、第１金属部５１のＺ方向の下側に固定されている。さらに、第２金属部５３は、第２絶縁部５２のＺ方向における下側に固定されている。第１金属部５１と第２絶縁部５２とは、例えば、第１金属部５１に凹部を形成し、第２絶縁部５２に凸部を形成し、その凹部と凸部とを嵌合し、図示を省略するボルトによって固定されている。同様にして、第２絶縁部５２と第２金属部５３とは、例えば第２金属部５３に凹部を形成し、第２絶縁部５２に凸部を形成して、その凹部と凸部とを嵌合し、図示を省略するボルトによって固定されている。
【００４５】
ステージ昇降軸５を構成する第１金属部５１と第２金属部５３とは、第２絶縁部５２を介して接続されているため、電気的に接続されない。一方、第１金属部５１は、金属材料で構成されたステージ４の裏面に固定されているため、ステージ４と第１金属部５１とは同電位に保持される。本実施形態では、ステージ４の裏面に固定された第１金属部５１に、後述する電位切り換え部７が接続されている。また、第２金属部５３は、造形枠本体３１と同様、接地電位に接続されている。
【００４６】
また、ステージ昇降軸５は、昇降駆動部６０に接続されている。昇降駆動部６０は、制御部４０の制御の下、ステージ昇降軸５をＺ方向に移動させる。これにより、ステージ４が造形枠３の内部においてＺ方向に昇降可能となる。
【００４７】
本実施形態では、第１絶縁部３２及び第２絶縁部５２より、ステージ４は、接地電位に保持されている各部材（造形枠本体３１、及び、ステージ昇降軸５を構成する第２金属部５３）とは電気的に接続されていない。したがって、本実施形態では、ステージ４及び第１金属部５１は、造形枠本体３１及び昇降駆動部６０に対して電気的に独立した状態となっている。
【００４８】
なお、本実施形態では、ステージ昇降軸５において第２絶縁部５２を設けることにより、ステージ４を、造形枠本体３１や昇降駆動部６０と電気的に絶縁する構成としたがこれに限られるものではない。ステージ４が昇降駆動部６０や真空容器２を含む他の部材と電気的に絶縁できる構成であれば、種々の変更が可能である。ステージ４を造形枠３の内部で他の部材から絶縁するように構成することで、ステージ４の電位を切り換えた場合において、他の部材に影響を与えることはない。
【００４９】
［粉体供給部］
粉体供給部６は、Ｚ方向における造形枠３の上方に配置されている。粉体供給部６には金属粉体Ｐが貯蔵されている。粉体供給部６は、鉛直方向の下方に設けた排出口から金属粉体Ｐを排出する。そして、粉体供給部６は、金属粉体Ｐを排出し、ステージ４の一面に金属粉体Ｐを敷き詰める。また、ステージ４の一面に供給された金属粉体Ｐを平らに均す均し板６１が真空容器２内に設置されている。
【００５０】
［電子ビーム出力部］
電子ビーム出力部１０は、図示を省略するが、電子銃と、電子光学系とを有して構成されている。電子ビーム出力部１０は、制御部４０の制御の下、電子ビームＥｂを出力させると共に、ステージ４上の所定の位置を走査するように電子ビームＥｂを照射する。ステージ４上に照射された電子ビームＥｂは、ステージ４上に敷き詰められた金属粉体を溶融させる。
【００５１】
［電位切り換え部］
電位切り換え部７は、ステージ昇降軸５を構成する第１金属部５１に接続されている第１接点部７１と、接地電位に接続されている第２接点部７２と、電圧電源７４に接続されている第３接点部７３とで構成されている。電圧電源７４は、正の電圧を供給する電源であり、本実施形態では、例えば３００Ｖの電圧を印加することができる構成とされている。本実施形態では、制御部４０の制御の下、第１接点部７１が、第２接点部７２又は第３接点部７３のどちらかに接続される。
【００５２】
本実施形態では、電位切り換え部７によってステージ４の表面電位を切り換えることができる。第１接点部７１が第２接点部７２に接続された場合には、第１金属部５１、及び、第１金属部５１に電気的に接続されたステージ４の表面電位は接地電位になる。一方、第１接点部７１が第３接点部７３に接続された場合には、第１金属部５１、及び、第１金属部５１に電気的に接続されたステージ４の表面電位は、正の電位（＋Ｖ）になる。
【００５３】
また、本実施形態では、ステージ４及び第１金属部５１は造形枠本体３１及びステージ昇降軸５を構成する第２金属部５３と、電気的に独立した構成である。このため、電位切り換え部７において、ステージ４表面の電位を切り換えたとしても造形枠本体３１や、ステージ昇降軸５を構成する第２金属部５３は接地電位に保持される。
【００５４】
［時間計測部］
時間計測部５０は、電子ビーム出力部１０から出力される電子ビームＥｂの照射時間を測定し、測定した値を随時、制御部４０に送信する。
【００５５】
［制御部］
制御部４０は、例えば、外部装置であるコンピュータで構成されており、電子ビーム出力部１０、真空容器２、粉体供給部６、及び、電位切り換え部７の各部を制御する。本実施形態では、制御部４０が、電子ビームＥｂの照射時において、電位切り換え部７を制御するところに特徴を有する。電位切り換え部７の制御方法については、後で詳述する。
【００５６】
１−２．三次元積層造形装置の制御方法
次に、本実施形態に係る三次元積層造形装置１の制御方法について説明する。図３は、本実施形態に係る三次元積層造形装置１の制御方法を示すフローチャートである。
【００５７】
図３では、ｎ層目の造形が終了し、ステージ４を１層分だけＺ方向における下側にステージ４を下げた時点をスタートとし、ｎ＋１層目の造形を終了するまでの工程を説明する。なお、ｎ層目の造形が終了した時点では、電位切り換え部７は、第１接点部７１と第２接点部７２とが接続されており、ステージ４は接地電位に保持されている。
【００５８】
ｎ層目の造形が終了し、ステージ４を１層分だけ下げたら、まず、後に行われるアニール工程の準備作業として、ｎ層目の造形面Ｓｎを加熱する（ステップＳ１）。ｎ層目の造形面の加熱は、制御部４０の制御の下、ｎ層目の造形面全域に対して電子ビームＥｂを高速に掃引することで行う。これにより、ｎ層目の造形面が所定の温度に加熱される。
【００５９】
その後、制御部４０の制御の下、粉体供給部６から所定の量の金属粉体Ｐをステージ４上に供給し（図４参照）、平坦に均すことでｎ＋１層目の金属粉体Ｐをｎ層の造形面上面に敷き詰める（ステップＳ２）。
【００６０】
引き続き、アニール工程に移る（ステップＳ３）。アニール工程は、高温に加熱されたｎ層の造形面上にｎ＋１層目の金属粉体Ｐを敷き詰めた後、数秒間（例えば１０秒間）置いておくことで行われる。数秒間置いておくことで、下層の熱がｎ＋１層目の粉体層に伝達する。このように、アニール工程では、新たに敷き詰められた金属粉体Ｐ（本実施形態ではｎ＋１層目の金属粉体）を、下層から伝達される熱で加熱する。
【００６１】
上記アニール工程により、敷き詰められたｎ＋１層目の金属粉体Ｐ間、及び、ｎ＋１層目の金属粉体Ｐと下層の造形面との間のネックの形成が助長される。ここで、アニール工程により、ｎ＋１層目の全ての金属粉体Ｐが、隣接する金属粉体Ｐ、及び、下層の造形面との間のネックの形成がなされた場合には、図１１Ｂに示した状態となる。一方、アニール工程において、ｎ＋１層目に敷き詰められた金属粉体Ｐのうち一部の金属粉体Ｐが、隣接する金属粉体Ｐ、及び、下層の造形面との間でネックの形成が為されていない場合には、図１１Ｃに示した状態となる。
【００６２】
アニール工程後、制御部４０は、電位切り換え部７を制御して、第１接点部７１と第３接点部７３とを接続し、ステージ４の電位を正の電位（＋Ｖ）に切り替える（ステップＳ４）。図４は、電位切り換え部７において、第１接点部７１と第３接点部７３とを接続した場合の要部の構成図である。図４に示すように、第１接点部７１と第３接点部７３とを接続することにより、ステージ４の表面電位は所定の正の電位（＋Ｖ）になる。本実施形態では、ステージ４の電位は、例えば、３００Ｖ程度に設定されるのが好ましい。
【００６３】
ｎ層目までにできた仮焼結体Ｐｂや、造形物Ｍは電気伝導性が極めて良好である。このため、電位切り換え部７を正の電位（＋Ｖ）としてステージ４の表面電位を正の電位とすることにより、ｎ層目の造形面Ｓｎの電位をステージ４と同じ正の電位（＋Ｖ）とすることができる。
【００６４】
なお、ステップＳ４の工程において、図４に示すように、造形枠３を構成する第１絶縁部３２の上面にもｎ＋１層目の金属粉体Ｐが敷き詰められている。しかしながら、高温に維持されている面は、ｎ層目の造形面Ｓｎに限られているため、例え、第１絶縁部３２の上面に金属粉体Ｐが敷き詰められていても、この時点で第１絶縁部３２上面の金属粉体Ｐが良好な電気伝導性を得ることは極めて稀である。したがって、正の電位に保持されたｎ層目の造形面Ｓｎから第１絶縁部３２上面の金属粉体Ｐを介して、造形枠本体３１や真空容器２へ電流が流れることは稀であり、例え流れたとしても非常に微弱であるため、ステージ４の表面電位の降下は起こりにくい。
【００６５】
次に、予備加熱を開始する（ステップＳ５）。予備加熱は、制御部４０の制御の下、電子ビームＥｂをステージ４上の全域において高速に掃引することで行う。予備加熱では、ｎ＋１層目における造形面の温度が所定の温度となるように加熱する。
【００６６】
本実施形態では、予備加熱開始時において、ステージ４の表面電位が正の電位に保持されているため、予備加熱開始の段階においては、ｎ層目の造形面Ｓｎの表面も、ステージ４の電位と同様、正の電位に保持された状態となる。
【００６７】
図５に、アニール工程において、ネックの形成が為されていない金属粉体Ｐａが残っている状態のｎ＋１層目の造形面Ｓｎ＋１に、予備加熱による電子ビームＥｂを照射したときの概略図を示す。図５では、図１１Ｃと同様、ｎ＋１層目の金属粉体Ｐのうち、隣接する金属粉体Ｐ、及び、下層の造形面Ｓｎとの間のネックの形成が十分ではない金属粉体Ｐを「金属粉体Ｐａ」で示す。また、アニール処理により隣接する金属粉体Ｐ、及び、下層の造形面との間のネックの形成が十分に行われた金属粉体Ｐを「金属粉体Ｐｂ」で示す。
【００６８】
図５に示すように、本実施形態では、予備加熱時にステージ４が正の電位（＋Ｖ）に保持されている。このため、予備加熱における電子ビームＥｂの照射によってネックＮの形成が為されていない金属粉体Ｐａに帯電が起こった場合においても、図５に示すように、電子はステージ４側に誘導される。このため、ネックＮの形成が行われていない金属粉体Ｐａに電子が帯電することによって起こるスモーク現象を抑制することができる。
【００６９】
しばらく予備加熱を続けることにより、ｎ＋１層目の造形面Ｓｎ＋１の温度は上昇し、それに並行して、アニール工程においてネックＮの形成が行われていなかった金属粉体Ｐａにおいても、ネックＮの形成が促進される。これにより、ｎ＋１層目の金属粉体Ｐ間、及び、ｎ＋１層目の金属粉体Ｐと、下層の造形面Ｓｎとの間のネックＮの形成が十分に行われ、ｎ＋１層目の金属粉体Ｐは、図１１Ｂに示した状態となる。
【００７０】
予備加熱開始後、所定時間が経過したら、制御部４０の制御の下、電位切り換え部７を制御して、第１接点部７１と第３接点部７３とを接続し、ステージ４の電位を接地電位にする（ステップＳ６）。図６は、電位切り換え部７において、第１接点部７１と第２接点部７２とを接続した場合の要部の構成図である。第１接点部７１と第２接点部７２とを接続してステージ４の表面電位は接地電位になることに伴い、図６に示すように、下層の造形面Ｓｎの電位も接地電位となる。
【００７１】
ステップＳ６における「所定時間」は、時間計測部５０によって計測され、制御部４０は、時間計測部５０から送られてきた信号に応じて電位切り替え部７を制御する。ここで、「所定時間」は、予備加熱開始後、ｎ＋１層目の全ての金属粉体ＰにおいてネックＮの形成が促進され、スモーク現象が起こる可能性が排除される時間に設定されている。
【００７２】
なお、予備加熱の工程では、電子ビームＥｂの電流値を小さな値から連続して、又は、段階的に大きくしていくように電子ビーム出力部１０を制御してもよい。電子ビームＥｂの電流値が１ｍＡ程度のときにスモーク現象が起きなければ、ｎ＋１層目の全ての金属粉体Ｐにおいて、ネックＮの形成は完了しているという結果が経験的に得られている。したがって、電子ビームＥｂの電流値を小さな値から徐々に大きくしていき、電子ビームＥｂの電流値が１ｍＡに到達したときに電位切り替え部７を制御し、第１接点部７１と第２接点部７２とを接続するようにしてもよい。
【００７３】
電子ビームＥｂの電流値が１ｍＡに到達するまでに例えば１秒程度かかる。したがって、電子ビームＥｂの電流値を徐々に大きくしていく場合には、例えば、時間計測部５０は、電子ビームＥｂの照射時間を計測し、電子ビームＥｂの照射開始から１秒後に制御部４０に信号を送る。そして、制御部４０は、時間計測部５０から受けた信号に応じて、電位切り換え部７を制御し、ステージ４を接地電位にする。これにより、スモーク現象を起こすことなく、ステージ４の電位を接地電位に戻すことができる。
【００７４】
このように、予備加工時において、電子ビームＥｂの電流値が所定値に達するまでの時間をステップＳ６における「所定時間」とし、所定時間だけステージ４を正の電位に保持することでスモーク現象を抑制することができる。
【００７５】
ステップＳ６において、ステージ４の電位を接地電位とした後、さらに予備加熱工程を継続し、十分にｎ＋１層目の金属粉体Ｐの温度が加熱されたら予備加熱を終了する（ステップＳ７）。図７は、ステージ４の電位を接地電位とした後、さらに電子ビームＥｂをｎ＋１層目の造形面Ｓｎ＋１に照射して予備加熱を継続した場合の概略図である。
【００７６】
本実施形態では、ステップＳ５の工程において、図７に示すように、ｎ＋１層目の全ての金属粉体Ｐは、ネックＮの形成が為された金属粉体Ｐｂとなる。これにより、ｎ層目の造形面が接地電位であったとしても、ｎ＋１層目の造形面Ｓｎ＋１に照射された電子ビームＥｂは、ｎ＋１層目の金属粉体Ｐｂに帯電することなく、ステージ４側に誘導される。したがって、ステップＳ６の工程以降に行われるｎ＋１層目の造形面Ｓｎ＋１への電子ビームＥｂの照射では、スモーク現象は起きない。
【００７７】
そして、予備加熱により十分にｎ＋１層目の造形面Ｓｎ＋１の温度が上昇した後は、制御部４０の制御の下、電子ビームＥｂを掃引して、ｎ＋１層目の造形面Ｓｎ＋１の所望の領域を溶融させ、その後凝固させることにより、ｎ＋１層目の造形物Ｍを構築する（ステップＳ８）。この工程では、目的の造形物の三次元ＣＡＤデータを一定の厚み（ΔＺ）にスライスした２次元データに基づいて電子ビームを走査し、ｎ＋１層目の金属粉体Ｐを溶融する。そして、溶融した金属粉体Ｐ同士が凝固することにより、ｎ＋１層目の造形物Ｍが形成される。
【００７８】
そして、ステップＳ１〜ステップＳ８までの工程を繰り返すことにより、目的とする三次元造形物Ｍを形成することができる。
【００７９】
本実施形態によれば、予備加熱の開始時に、ステージ４の電位が正の電位に保持されている。これにより、アニール工程においてｎ＋１層目の金属粉体Ｐの一部で、ネックの形成がうまく行われていなかった場合においても、電子ビームＥｂにより金属粉体Ｐａに帯電した電子はステージ４側に誘導される。このため、予備加熱時におけるスモーク現象の発生を抑制することができる。
【００８０】
本実施形態では、ステップＳ６において、予備加熱開始後、所定時間が経過した後、ステージ４の電位を接地電位に戻す構成としたが、予備加熱中に継続してステージ４の電位を正の電位に保持しておく構成としてもよい。本実施形態のように、スモーク現象の発生が回避できる状態になった場合に速やかにステージ４の電位を接地電位に戻すことにより、装置に加わる電気的な負荷を抑制することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、ステップＳ６において、予備加熱開始後、所定時間が経過した後ステージ４の電位を接地電位に切り換える構成としたが、ステージ４の電位を接地電位に切り替えるタイミングはこれに限られるものではない。例えば、予備加熱時における電子ビームＥｂの電流値に基づいてステージ４の電位を接地電位に切り替える構成としてもよく、また、ｎ＋１層目に敷かれた金属粉体Ｐの温度情報に基づいてステージ４の電位を接地電位に切り替える構成としてもよい。すなわち、ｎ＋１層目に敷き詰められた金属粉体Ｐにおいてスモーク現象が起こらないと判断できるタイミングであれば、ステージ４の電位を接地電位とすることができる。
【００８２】
２．第２の実施形態（造形前にアニールのみを行う例）
次に本発明の第２の実施形態に係る三次元積層造形装置の制御方法について説明する。本実施形態では、アニール工程後、予備加熱を行わずに、造形物の形成を行う例である。また、本実施形態は、制御方法のみが第１の実施形態と異なる例であり、三次元積層造形装置の構成は図１と同様であるため、図１に示す三次元積層造形装置１を用いて説明する。
【００８３】
図８は、本実施形態の三次元積層造形装置の制御方法を示すフローチャートである。図８では、ｎ層目の造形が終了し、ステージ４を１層分だけＺ方向における下側にステージ４を下げた時点をスタートとし、ｎ＋１層目の造形を終了するまでの工程を説明する。なお、ｎ層目の造形が終了した時点では、電位切り換え部７は、第１接点部７１と第３接点部７３とを接続し、ステージ４の電位を正の電位に設定されている。
【００８４】
ｎ層目の造形が終了し、ステージ４の電位が正の電位に保持された状態で、ステージ４を１層分だけ下げたら、後に行われるアニール工程の準備作業として、ｎ層目の造形面Ｓｎの加熱を開始する（ステップＳ１０）。このステップＳ１０は、図３のステップＳ１と同様であるので、重複説明を省略する。
【００８５】
その後、ｎ層目の造形面Ｓｎの加熱の途中、又は、加熱後に、制御部４０の制御の下、電位切り換え部７を制御して、第１接点部７１と第２接点部７２とを接続し、ステージ４の電位を接地電位に切り替える（ステップＳ１１）。
【００８６】
その後、制御部４０の制御の下、粉体供給部６から所定の量の金属粉体Ｐをステージ４上に供給し、平坦に均すことでｎ＋１層目の金属粉体Ｐをｎ層の造形面上面に敷き詰める（ステップＳ１２）。
【００８７】
引き続き、アニール工程に移る（ステップＳ１３）。このアニール工程は、図３のステップＳ３と同様であるので、重複説明を省略する。
【００８８】
本実施形態では、ステップＳ１２におけるアニール工程において、ｎ＋１層目に敷き詰められた金属粉体Ｐが造形物Ｍの形成に適した温度に加熱されるものとする。
【００８９】
次に、制御部４０の制御の下、電位切り換え部７を制御して、第１接点部７１と第３接点部７３とを接続し、ステージ４の電位を正の電位に設定する（ステップＳ１４）。ステージ４の電位は、例えば、３００Ｖ程度に設定されるのが好ましい。
【００９０】
次に、制御部４０の制御の下、電子ビームＥｂを掃引して、ｎ＋１層目の金属粉体Ｐの所望の領域を溶融させ、その後凝固させることにより、ｎ＋１層目の造形物Ｍを構築する（ステップＳ１５）。ステップＳ１４は、図３のステップＳ８と同様であるので重複説明を省略する。そして、この工程により、ｎ＋１層目の造形物Ｍが形成される。これにより、ｎ＋１層目の造形物の構築は終了する。
【００９１】
そして、ステップＳ１０〜ステップＳ１４までの工程を繰り返すことにより、所望の三次元造形物Ｍを形成することができる。
【００９２】
本実施形態では、ステップＳ１０における造形面の加熱時にステージ４が正の電位に保持されている。このため、ネックの形成が為されなかった金属粉体Ｐａが残っており、ステップＳ１０における加熱で金属粉体Ｐａに帯電が起こった場合においても、電子はステージ４側に誘導される。このため、ネックＮが形成されていない金属粉体Ｐａに電子が帯電することに起因するスモーク現象を抑制することができる。
【００９３】
アニール工程において、新たに敷き詰められたｎ＋１層目の金属粉体Ｐの温度を十分に高く保持することができる場合には、本実施形態のように、予備加熱をすることなく、造形物Ｍの形成を行うことができる。そして、この場合においても、ステージ４の加熱時に、ステージ４を正の電位に保持しておくことで、ネックＮの形成が為されていない金属粉体Ｐに電子が帯電することに起因するスモーク現象を抑制することができる。
【００９４】
なお、本実施形態では、ステップＳ１５の造形物Ｍの構築時においては、ステージ４の電位を正の電位に保持する構成としたがこれに限られるものではない。第１の実施形態と同様、ステップＳ１４における造形物Ｍの構築時間内において、スモーク現象が起きないと判断できる場合には、所定のタイミングにおいて電位切り換え部７を制御し、ステージ４の電位を接地電位に切り換える構成としてもよい。すなわち、ステップＳ１５の途中で、電位切り換え部７を制御し、ステージ４の電位を接地電位に切り換える構成としてもよい。
【００９５】
この場合にも、次の造形面の形成のための加熱を開始する前の段階において、ステージ４の電位を正の電位としておけば、ステップＳ１０の造形面の加熱時におけるスモークの発生を抑制することができる。
【００９６】
３．第３の実施形態（三次元積層造形装置の他の例）
次に、本発明の第３の実施形態に係る三次元積層造形装置について説明する。図９は、本実施形態に係る三次元積層造形装置８０の概略構成図である。図９において、図２に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００９７】
本実施形態の三次元積層造形装置８０は、図２における第１絶縁部３２が設けられていない点で、第１の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態における造形枠３１は、図２における造形枠本体３１に相当する。図９に示すように、造形枠３１は、その軸方向がＺ方向となる筒状体３１ａと、筒状体３１ａの軸方向の上端部側に設けられたつば部３１ｂとを有する。筒状体３１ａは、軸方向に垂直な方向の断面が四角形である角筒である。つば部３１ｂは、筒状体３１ａの上端部の側周に設けられており、表面が水平となるように構成されている。また、つば部３１ｂの外周の端部は、真空容器２の内壁面に固定されている。造形枠３１は、金属材料で構成されており、接地電位に接続されている。
【００９８】
また、ステージ４は、表面にＸＹ方向に平行な面を有する四角形状の板状部材で構成されており、造形枠３１の内部でＺ方向に上下動可能な大きさに構成されている。また、ステージ４の造形枠３１の内壁面に対向する外周面には、例えばグラスウール等の絶縁材料で構成されるシール部材８２が設けられる。シール部材８２により、ステージ４の表面に敷き詰められる粉体がステージ４の裏面側に漏れるのを防ぐことができる。そして、ステージ４のＺ方向の裏面には、ステージ昇降軸５が固定されている。ステージ４は、金属材料で構成されている。そして、ステージ４の電位は、制御部４０の制御の下、後述する電位切り換え部７により、所定のタイミングで切り換えられる。
【００９９】
本実施形態の三次元積層造形装置８０においても、電位切り換え部７によって、第１の実施形態と同様のタイミングでステージ４の電位が切り換えられる。
【０１００】
ところで、図９に示すように、電子ビーム照射による造形時において、ステージ４の表面に敷き詰められる粉体は、前述したように、中央部分では造形物Ｍとなり、その周辺の部分は仮焼結体Ｐｓとなる。しかしながら、実際には、図９に示すように、仮焼結体Ｐｓの周囲（造形枠３１の内壁面に接する部分）には焼結されていない非焼結体８１が残る。この非焼結体８１は、電気伝導性の悪い絶縁体として振る舞うため、非焼結体８１の絶縁性を保持できる場合、造形枠３１とステージ４との間に、図２に示す第１絶縁部３２を形成することなく、ステージ４の電位を切り換える構成とすることができる。
【０１０１】
非焼結体８１の幅（造形枠３１の内壁面と仮焼結体Ｐｓとの距離）は、例えば２〜３ｃｍであることが好ましく、非焼結体８１の幅が、２〜３ｃｍであればステージ４と造形枠３１との間の絶縁性を保持することができる。そして、図９に示す構成であっても、ステージ４と造形枠３１との間は、グラスウールなどの絶縁材料からなるシール部材８２で絶縁されており、かつ、非焼結体８１の効果により、ステージ４の電位は造形枠３１に影響しない。このため、造形枠３１の電位に影響することなく、第１の実施形態と同様にしてステージ４の電位を切り換えることができる。
【０１０２】
そして、本実施形態の三次元積層造形装置８０においても、第１の実施形態と同様にして制御することにより、スモーク現象の発生を抑制し、かつ、異種元素が混入していない造形物Ｍを形成することができる。
【０１０３】
本実施形態では、造形枠３１とステージ４との間に図２に示す第１絶縁部３２を設けない構成としたが、例えば、図２に示す第１絶縁部３２の幅を薄くするなどの構成であってもよい。
【０１０４】
以上のように、第１〜第３の実施形態によれば、ステージ４上に敷き詰められた金属粉体Ｐに電子ビームＥｂを照射する際、ステージ４を正の電位に保持しておく。これにより、ネックＮの形成が為されていない金属粉体Ｐａに電子が帯電することに起因するスモーク現象を抑制することができる。
【０１０５】
また、第１及び第２の実施形態においては、ｎ＋１層目の造形物の製造工程を例に説明したが、１層目の造形物の製造工程時においても上述の構成を適用することができる。
【０１０６】
そして、第１〜第３の実施形態によれば、造形時に、真空容器２内にヘリウムガスなどの不活性ガスなどを導入することなく、電子ビームＥｂ照射時においてステージ４の電位を変化させるだけでスモーク現象を抑制することができる。このため、形成される造形物Ｍに異種元素が混入することもない。これにより、造形物Ｍの強度を異種元素の混入によって低下させてしまうおそれがない。
【０１０７】
以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は上述の実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。また、上述した実施形態例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上述の実施形態を随時組み合わせて構成することも可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１…三次元積層造形装置、２…真空容器、３…造形枠、４…ステージ、５…ステージ昇降軸、６…粉体供給部、７…電位切り換え部、８…電子ビーム出力部、２０…電子光学系、３０…真空ポンプ、３１…造形枠本体、３１ａ…筒状体、３１ｂ…つば部、３２…第１絶縁部、４０…制御部、５０…時間計測部、５１…第１金属部、５２…第２絶縁部、５３…第２金属部、６１…均し板、７１…第１接点部、７２…第２接点部、７３…第３接点部、７４…電圧電源
【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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