(57)【要約】【課題】低コストに製造が可能である、良好な平滑面を備えた積層造形物の製造方法及び積層造形装置を提供する。【解決手段】積層造形方法は、照射範囲Ａｒ１に粉末層１５ａを供給する供給工程Ｓ１０と、照射範囲Ａｒ１に供給された薄膜層１５ａの形成断面に近赤外レーザ光Ｌ１を照射して積層造形物を構成する複数の造形線４１，４２，４３を形成し、複数の造形線のうち造形光ビームが照射されていない未照射状態の粉末層１５ａの表面の形成断面に最初に形成する造形線を第一造形線とする照射工程Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２４と、を備える。供給工程及び照射工程を複数回繰り返し処理したのち、複数層の粉末層の形成断面に形成された複数の造形線の各第一造形線を粉末層１５ａの積層方向から投影して視たとき、少なくとも連続して積層される二層の粉末層の形成断面において、各第一造形線は相互に異なった位置に配置される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形光ビームの照射によって金属粉末を溶融させた後、固化させることにより又は前記金属粉末を焼結させることにより積層造形物を形成する積層造形方法であって、
前記造形光ビームの照射範囲に前記金属粉末の粉末層を一層ずつ供給する供給工程と、
前記照射範囲に供給された前記粉末層の表面の独立した形成断面に前記造形光ビームを照射して、前記形成断面において閉じた範囲内に形成される少なくとも一つの構造部を備える前記積層造形物の前記構造部を構成する複数の造形線を形成し、前記構造部における前記複数の造形線のうち前記造形光ビームが照射されていない未照射状態の前記粉末層の前記独立した形成断面に最初に形成する造形線を第一造形線とする照射工程と、を備え、
前記供給工程及び前記照射工程を複数回繰り返し処理したのち、複数層の前記粉末層の前記独立した形成断面に形成された各前記第一造形線を前記粉末層の積層方向から投影して視たとき、少なくとも連続して積層される二層の前記粉末層の前記独立した形成断面において各前記第一造形線は相互に異なった位置に配置される、積層造形物の積層造形方法。
【請求項２】
造形光ビームの照射によって金属粉末を溶融させた後、固化させることにより又は前記金属粉末を焼結させることにより積層造形物を形成する積層造形方法であって、
前記造形光ビームの照射範囲に前記金属粉末の粉末層を一層ずつ供給する供給工程と、
前記照射範囲に供給された前記粉末層の表面の独立した形成断面に前記造形光ビームを照射して、前記形成断面において閉じた範囲内に形成される少なくとも一つの構造部を備える前記積層造形物の前記構造部を構成する複数の造形線を形成し、前記構造部における前記複数の造形線のうち前記造形光ビームが照射されていない未照射状態の前記粉末層の前記独立した形成断面に最初に形成する造形線を第一造形線とする照射工程と、を備え、
前記供給工程及び前記照射工程を複数回繰り返し処理したのち、複数層の前記粉末層の前記独立した形成断面に形成された各前記第一造形線を前記粉末層の積層方向から投影して視たとき、連続して積層される二層の前記粉末層の前記独立した形成断面において各前記第一造形線は、少なくとも一箇所の交差位置で相互に交差するように配置されるとともに、前記少なくとも一箇所の交差位置は前記積層方向において隣り合って積層される前記粉末層の前記独立した形成断面に配置される前記第一造形線の位置に一致しない、積層造形物の積層造形方法。
【請求項３】
前記複数層の前記粉末層における前記積層造形物の前記少なくとも一つの構造部の形状は、少なくとも連続して積層される二層の前記粉末層において同じである、請求項１又は２に記載の積層造形物の積層造形方法。
【請求項４】
前記照射工程において、
前記複数の造形線は、前記積層造形物の前記少なくとも一つの構造部の輪郭を形成する一本又は複数の輪郭線、及び前記輪郭線の内側に形成される前記少なくとも一つの構造部の中実部を形成する複数の第一ハッチ線であり、
各前記粉末層の前記独立した形成断面では前記一本又は複数の輪郭線、及び前記複数の第一ハッチ線のうち何れか一本の線を前記第一造形線とする、請求項１−３の何れか１項に記載の積層造形物の積層造形方法。
【請求項５】
前記照射工程において、
前記複数の造形線は、前記複数の輪郭線を備え、
各前記粉末層の前記独立した形成断面では前記複数の輪郭線のうち何れか一本の輪郭線を前記第一造形線とする、請求項４に記載の積層造形物の積層造形方法。
【請求項６】
前記照射工程において、
前記複数の造形線は、前記複数の第一ハッチ線を備え、
各前記粉末層の前記独立した形成断面では前記複数の第一ハッチ線のうち何れか一本の第一ハッチ線を前記第一造形線とする、請求項４に記載の積層造形物の積層造形方法。
【請求項７】
前記照射工程において、
前記複数の造形線は、前記積層造形物の前記少なくとも一つの構造部の輪郭を形成する複数の第二ハッチ線、及び前記輪郭の内側において前記積層造形物の前記少なくとも一つの構造部の中実部を形成する複数の第一ハッチ線であり、
各前記粉末層の前記独立した形成断面では前記複数の第二ハッチ線のうち何れか一本の第二ハッチ線を前記第一造形線とする、請求項１−３の何れか１項に記載の積層造形物の積層造形方法。
【請求項８】
前記照射工程において、
前記複数の造形線は、前記積層造形物の前記少なくとも一つの構造部の輪郭及び前記輪郭の内側において前記少なくとも一つの構造部の中実部を形成する複数の島をそれぞれ形成する複数の第三ハッチ線であり、
各前記粉末層の前記独立した形成断面では各前記島における前記複数の第三ハッチ線のうち何れか一本の第三ハッチ線をそれぞれ前記第一造形線とする、請求項１−３の何れか１項に記載の積層造形物の積層造形方法。
【請求項９】
前記照射工程において、
前記複数の造形線は、前記積層造形物の前記少なくとも一つの構造部の輪郭線及び中実部を形成する大きさの異なる複数の輪郭線であり、
各前記粉末層の前記独立した形成断面では前記複数の輪郭線のうち何れか一つの輪郭線を前記第一造形線とする、請求項１−３の何れか１項に記載の積層造形物の積層造形方法。
【請求項１０】
造形光ビームの照射によって金属粉末を溶融させた後、固化させることにより又は前記金属粉末を焼結させることにより積層造形物を形成する積層造形装置であって、
前記造形光ビームの照射範囲に前記金属粉末の粉末層を一層ずつ供給する金属粉末供給装置と、
前記金属粉末供給装置によって、前記粉末層が前記照射範囲に前記一層ずつ供給される度に、前記粉末層の表面の独立した形成断面に前記造形光ビームを照射して、前記形成断面において閉じた範囲内に形成される少なくとも一つの構造部を備える前記積層造形物の前記構造部を構成する複数の造形線を形成するとともに、前記構造部における前記複数の造形線のうち前記造形光ビームが照射されていない未照射状態の前記粉末層の前記独立した形成断面に最初に形成する造形線を第一造形線とする造形光ビーム照射装置と、
前記金属粉末供給装置の作動を制御する金属粉末供給制御部及び前記造形光ビーム照射装置の作動を制御する造形光ビーム照射制御部を備える制御装置と、を備え、
前記金属粉末供給制御部、前記造形光ビーム照射制御部による処理が複数回繰り返し実施されたのち、複数層の前記粉末層の前記独立した形成断面に形成された各前記第一造形線を前記粉末層の積層方向から投影して視たとき、少なくとも連続して積層される二層の前記粉末層の前記独立した形成断面において各前記第一造形線は相互に異なった位置に配置される、積層造形物の積層造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層造形物の積層造形方法及び積層造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、金属粉末をレーザ光の照射によって焼結又は溶融させて固化させ、一層ずつ層状に積層して立体的な積層造形物を製造する金属ＡＭ（Additive  Manufactuaring）の開発が盛んに行なわれている。しかしながら、金属ＡＭにおいては、レーザ光によって焼結又は溶融され固化された製品の積層方向の平面度や表面粗さはあまり高精度ではない。
【０００３】
積層方向の平面度や表面粗さがあまり高精度ではない理由の一つとしては、以下に説明する現象が挙げられる。つまり、敷き詰められた金属粉末の粉末層の表面の独立した形成断面にレーザ光を照射する際、レーザ光が照射されていない、所謂、未照射部分にレーザ光を照射し金属粉末を溶融させ、その後固化させると、照射部分では、他の表面部分より高い部分（突部）が形成されるという公知の現象がある。
【０００４】
このため、各粉末層の独立した形成断面において同じ手順でレーザ光を照射し積層方向に積層造形物を複数層積層していく通常の金属ＡＭの場合、突部ができる位置は、毎回同じ位置となる。従って、複数の突部の高さは積層方向において累積され、この突部の位置において突部が発生する。このような現象に対応するためには、例えば、引用文献１に記載される方法が考えられる。特許文献１に示す従来技術では、金属粉末を、粉末を含む流動性組成物Ａに置き替え赤外線及びレーザ光の照射範囲（ステージ３上）に配置している。そして、照射範囲に配置された流動性組成物Ａは、乾燥処理部７によって赤外線が照射され乾燥される。
【０００５】
その後、流動性組成物Ａのうち造形物の輪郭に対応する部分６１では平滑処理部８によってエネルギービームＥが照射され、表面が平滑状態にされる。そして、最後に固化処理部９が、造形物に対応する部分６５にエネルギービームＥを照射し固化させる。このように、特許文献１では、流動性組成物Ａが固化する前に、平滑処理部８によってエネルギービームＥを部分６１に照射し平滑化を行なうため、平滑化が容易に行なえると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−８７６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、流動性組成物Ａを準備する点、乾燥処理部７によって赤外線が照射され乾燥される乾燥工程を備える点等において、コストアップ及びリードタイムが長くなる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、対応が容易であり、且つ低コストに製造が可能である、良好な平滑面を備えた積層造形物の製造方法及び積層造形装置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】
【０００９】
（１．積層造形物の積層造形方法の第一の態様）
本発明の第一の態様に係る積層造形物の積層造形方法は、造形光ビームの照射によって金属粉末を溶融させた後、固化させることにより又は前記金属粉末を焼結させることにより積層造形物を形成する積層造形方法である。積層造形方法は、前記造形光ビームの照射範囲に前記金属粉末の粉末層を一層ずつ供給する供給工程と、前記照射範囲に供給された前記粉末層の表面の独立した形成断面に前記造形光ビームを照射して、前記形成断面において閉じた範囲内に形成される少なくとも一つの構造部を備える前記積層造形物の前記構造部を構成する複数の造形線を形成し、前記構造部において、前記複数の造形線のうち前記造形光ビームが照射されていない未照射状態の前記粉末層の前記独立した形成断面に最初に形成する造形線を第一造形線とする照射工程と、を備える。前記供給工程及び前記照射工程を複数回繰り返し処理したのち、複数層の前記粉末層の前記独立した形成断面に形成された各前記第一造形線を前記粉末層の積層方向から投影して視たとき、少なくとも連続して積層される二層の前記粉末層の前記独立した形成断面において各前記第一造形線は、相互に異なった位置に配置される。
【００１０】
このように、各第一造形線が、少なくとも連続して積層される二層の前記粉末層の前記独立した形成断面において相互に異なった位置に配置される。このため、各第一造形線の突部の高さは、少なくとも連続して積層される二層の粉末層間において積層方向で累積されることはないため、表面に良好な平滑面を備えた積層造形物が得られる。
【００１１】
（２．積層造形物の積層造形方法の第二の態様）
本発明の第二の態様に係る積層造形物の積層造形方法は、造形光ビームの照射によって金属粉末を溶融させた後、固化させることにより又は前記金属粉末を焼結させることにより積層造形物を形成する積層造形方法である。積層造形方法は、前記造形光ビームの照射範囲に前記金属粉末の粉末層を一層ずつ供給する供給工程と、前記照射範囲に供給された前記粉末層の表面の独立した形成断面に前記造形光ビームを照射して、前記形成断面において閉じた範囲内に形成される少なくとも一つの構造部を備える前記積層造形物の前記構造部を構成する複数の造形線を形成し、前記構造部における前記複数の造形線のうち前記造形光ビームが照射されていない未照射状態の前記粉末層の前記独立した形成断面に最初に形成する造形線を第一造形線とする照射工程と、を備える。前記供給工程及び前記照射工程を複数回繰り返し処理したのち、複数層の前記粉末層の前記独立した形成断面に形成された各前記第一造形線を前記粉末層の積層方向から投影して視たとき、連続して積層される二層の前記粉末層の前記独立した形成断面において各前記第一造形線は、少なくとも一箇所の交差位置で相互に交差するように配置されるとともに、前記少なくとも一箇所の交差位置は前記積層方向において隣り合って積層される前記粉末層の前記独立した形成断面に配置される前記第一造形線の位置に一致しない。これによっても、第一の態様と同様の効果が得られる。
【００１２】
（３．積層造形装置）
本発明に係る積層造形物の積層造形装置は、造形光ビームの照射によって金属粉末を溶融させた後、固化させることにより又は前記金属粉末を焼結させることにより積層造形物を形成する。積層造形装置は、前記造形光ビームの照射範囲に前記金属粉末の粉末層を一層ずつ供給する金属粉末供給装置と、前記金属粉末供給装置によって、前記粉末層が前記照射範囲に前記一層ずつ供給される度に、前記粉末層の表面の独立した形成断面に前記造形光ビームを照射して前記積層造形物を構成する複数の造形線を形成するとともに、独立した形成断面の前記複数の造形線のうち前記造形光ビームが照射されていない未照射状態の前記粉末層の前記独立した形成断面に最初に形成する造形線を第一造形線とする造形光ビーム照射装置と、前記金属粉末供給装置の作動を制御する金属粉末供給制御部及び前記造形光ビーム照射装置の作動を制御する造形光ビーム照射制御部を備える制御装置と、を備える。
【００１３】
そして、前記金属粉末供給制御部、前記造形光ビーム照射制御部による処理が複数回繰り返し実施されたのち、複数層の前記粉末層の前記独立した形成断面に形成された各前記第一造形線を前記粉末層の積層方向から投影して視たとき、少なくとも連続して積層される二層の前記粉末層の前記独立した形成断面において各前記第一造形線は相互に異なった位置に配置される。このような、積層造形物の積層造形装置によって、上記の積層造形方法の第一の態様で得られる積層造形物と同様の積層造形物が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る積層造形装置の概要図である。
【図２】図１における金属粉末供給装置の上面図である。
【図３】レーザヘッドの構成を説明する図である。
【図４】図２において照射範囲に造形光ビームを照射した状態の説明図である。
【図５】照射パターンを説明する図である。
【図６】第一実施形態に係る積層造形方法のフローチャート１である。
【図７Ａ】第一照射工程Ｓ２０（照射工程）の説明図である。
【図７Ｂ】第二照射工程Ｓ２２（照射工程）の説明図である。
【図７Ｃ】第三照射工程Ｓ２４（照射工程）の説明図である。
【図８Ａ】第一照射工程Ｓ１２０（照射工程）の説明図である。
【図８Ｂ】第二照射工程Ｓ１２２（照射工程）の説明図である。
【図８Ｃ】第三照射工程Ｓ１２４（照射工程）の説明図である。
【図９Ａ】第一照射工程Ｓ２２０（照射工程）の説明図である。
【図９Ｂ】第二照射工程Ｓ２２２（照射工程）の説明図である。
【図９Ｃ】第三照射工程Ｓ２２４（照射工程）の説明図である。
【図１０】薄膜層の積層時における「第一造形線」の配置の説明図である。
【図１１】変形例４の説明図である。
【図１２】第二実施形態に係る造形光ビームの照射パターンの説明図である。
【図１３Ａ】第三実施形態に係る造形光ビームの照射パターンの説明図１である。
【図１３Ｂ】第三実施形態に係る造形光ビームの照射パターンの説明図２である。
【図１３Ｃ】第三実施形態に係る造形光ビームの照射パターンの説明図３である。
【図１４】第四実施形態に係る造形光ビームの照射パターンの説明図である。
【図１５Ａ】第五実施形態に係る造形光ビームの照射パターンの説明図である。
【図１５Ｂ】第五実施形態に係る構造部の積層方向における形状を説明する図である。
【図１６】第六実施形態に係る造形光ビームの照射パターンの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜１．第一実施形態＞
（１−１．概要）
まず、本発明の第一実施形態に係る積層造形装置１００（図１参照）の概要について説明する。積層造形装置１００は、造形光ビームの照射によって、照射範囲に供給された金属粉末を一層ずつ溶融させたのち固化させて造形物を積層造形する装置である。
【００１６】
本実施形態では、造形光ビームとして、安価な近赤外波長のレーザ光を採用するものとして説明する。以降、近赤外波長のレーザ光を近赤外レーザ光Ｌ１と称す。ただし、この態様には限らない。近赤外レーザ光Ｌ１は、あくまで一例であり、造形光ビームとしては、近赤外波長のレーザ光（近赤外レーザ光Ｌ１）に限らず、ＣＯ２レーザ（遠赤外レーザ光）や半導体レーザや電子ビームを採用してもよい。
【００１７】
本実施形態において、造形物の原材料となる金属粉末としては、アルミ、ＳＵＳ、チタン、マルエージングなどがある。なお、本実施形態では、第一層目は、造形物の最下層部（ベース部）を構成する平面状のベースプレート２７の上面に供給されるものとする。
【００１８】
（１−２．積層造形装置）
本発明に係る積層造形装置１００について説明する。図１は、本発明に係る第一実施形態の積層造形装置１００の概要図である。積層造形装置１００は、チャンバ１０と、金属粉末供給装置２０と、造形光ビーム照射装置３０と、制御装置４５と、を備える。制御装置４５は、金属粉末供給制御部２５と、造形光ビーム照射制御部４９と、造形部７０とを備える。なお、積層造形装置１００は、以降で説明する各実施形態においても、適用される共通の装置である。
【００１９】
チャンバ１０は、概ね直方体形状で形成された筐体であり、外気と内気との遮断が可能な容器である。チャンバ１０は、内部の空気を、例えばＨｅ（ヘリウム）、Ｎ２（窒素）やＡｒ（アルゴン）などの不活性ガスに置換可能な装置を備える（不図示）。なお、チャンバ１０は、内部を不活性ガスに置換するのではなく、真空近傍まで内部の空気を吸引し減圧可能な構成としてもよい。
【００２０】
金属粉末供給装置２０は、チャンバ１０の内部に設けられる。金属粉末供給装置２０は、制御装置４５の金属粉末供給制御部２５によって制御され、積層造形物の原材料となる金属粉末１５を近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビームに相当）の照射範囲Ａｒ１（図２参照）に供給する。
【００２１】
図１、図２に示すように、金属粉末供給装置２０は、造形用容器２１と、粉末収納容器２２とを備える。図１に示すように、造形用容器２１内には、造形物昇降テーブル２３が設けられる。造形物昇降テーブル２３上には、ベースプレート２７が載置される。なお、図１においては、説明の都合上、すでに薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃが三層敷き詰められている状態を示している。
【００２２】
粉末収納容器２２は、フィードテーブル２４上に金属粉末１５が収容され、フィードテーブル２４が上方に移動されることにより、金属粉末１５が所定量、上方に突出し供給される。なお、造形物昇降テーブル２３，フィードテーブル２４には、それぞれ支持軸２３ａ、２４ａが取り付けられる。支持軸２３ａ，２４ａは、制御装置４５に制御される駆動装置（図略）に接続され、駆動装置の作動によって上下に移動される。
【００２３】
また、金属粉末供給装置２０には、造形用容器２１、及び粉末収納容器２２の開口の全領域にわたって移動するリコータ２６が設けられる。リコータ２６は、図１、図２の右から左に向かって移動される。これにより、フィードテーブル２４の上昇により供給された金属粉末１５が造形物昇降テーブル２３上に運搬され、造形物昇降テーブル２３上に薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（本発明に係る粉末層に相当する）が形成される。
【００２４】
このとき、薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの厚さαは、造形物昇降テーブル２３の下降量で決まる。また、本実施形態では、薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの厚さαは、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が、薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ(粉末層)の各表面に形成される独立した形成断面に照射され、積層造形物を構成する構造部４０が形成断面に形成された後の薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃである第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃの厚さに応じて設定される。なお、第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃは、説明の都合上、薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃと分けて記載するものであり、第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃも本発明に係る粉末層に相当する。
【００２５】
造形光ビーム照射装置３０は、チャンバ１０内の照射範囲Ａｒ１（図１，図２参照）に供給された金属粉末１５の各薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（粉末層）の各表面の独立した形成断面に対し、外気を遮断された状態で近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を所定の照射パターンＨ１，Ｈ２，Ｈ３で照射する装置である。なお、以降においては、各薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（粉末層）の各表面の独立した形成断面を、単に「薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの表面の形成断面」又は「薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの形成断面」とのみ記載する場合がある。造形光ビーム照射装置３０は、制御装置４５の造形光ビーム照射制御部４９によって制御される。また、所定の照射パターンＨ１，Ｈ２，Ｈ３は、造形部７０が記憶している。
【００２６】
図１に示すように、造形光ビーム照射装置３０は、レーザ発振器３１、及びレーザヘッド３２を備える。また、レーザ発振器３１は、レーザ発振器３１から発振された近赤外レーザ光Ｌ１をレーザヘッド３２に伝送する光ファイバ３５を備える。
【００２７】
レーザ発振器３１は、波長が予め設定された所定の赤外波長となるよう発振させて連続波ＣＷのレーザ光である近赤外レーザ光Ｌ１を生成する。具体的には、近赤外レーザ光Ｌ１として、ＨｏＹＡＧ（波長：約１．５μｍ），ＹＶＯ（イットリウム・バナデイト、波長：約１．０６μｍ），Ｙｂ（イッテルビウム、波長：約１．０９μｍ）などが採用可能である。これにより、レーザ発振器３１を安価に製作できるとともに、運用時においても消費エネルギーは小さく安価である。
【００２８】
図１に示すように、レーザヘッド３２は、チャンバ１０内の薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの表面の形成断面から所定の距離を隔てて配置される。図３に示すように、レーザヘッド３２は、コリメートレンズ３３、ミラー３４、ガルバノスキャナ３６、及びｆθレンズ３８を備える。コリメートレンズ３３、ミラー３４、ガルバノスキャナ３６、及びｆθレンズ３８は、レーザヘッド３２の筐体内に配置される。コリメートレンズ３３は、光ファイバ３５から照射された近赤外レーザ光Ｌ１をコリメートして平行光に変換する。
【００２９】
ミラー３４は、コリメートされた近赤外レーザ光Ｌ１が、ガルバノスキャナ３６に入射するよう近赤外レーザ光Ｌ１の進行方向を変換する。本実施形態において、ミラー３４は、近赤外レーザ光Ｌ１の進行方向を９０度変換する。
【００３０】
ガルバノスキャナ３６は、近赤外レーザ光Ｌ１の進行方向を変更し、近赤外レーザ光Ｌ１を、ｆθレンズ３８を介して、薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの形成断面の所定の位置に照射する。つまり、レーザヘッド３２は、ガルバノスキャナ３６によって、レーザ発振器３１から発振された近赤外レーザ光Ｌ１の照射角度を自在に変更可能である。
【００３１】
ガルバノスキャナ３６には、例えば、直交する２方向に首ふり運動の可能な一対の可動ミラー（図示しない）を含む周知のスキャナが用いられる。ｆθレンズ３８は、ガルバノスキャナ３６から入射された平行な近赤外レーザ光Ｌ１を集光するレンズである。また、レーザヘッド３２から照射された近赤外レーザ光Ｌ１は、チャンバ１０の上面に設けられる透明なガラス又は樹脂を通してチャンバ１０内に照射される。なお、上記において、使用した近赤外レーザ光Ｌ１は、ＹＡＧレーザによるものである。
【００３２】
造形部７０は、造形光ビーム照射制御部４９を介して、造形光ビーム照射装置３０の作動を制御する。造形部７０は、造形光ビーム照射装置３０を作動させ、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を、照射範囲Ａｒ１に供給された薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの形成断面に、予め設定された照射パターンＨ１，Ｈ２，Ｈ３に従って照射する。照射パターンＨ１，Ｈ２，Ｈ３のデータは、予め造形部７０に記憶されている。
【００３３】
（１−３．照射パターンＨ１，Ｈ２，Ｈ３）
ここで、照射パターンＨ１，Ｈ２，Ｈ３について、図４、図５に基づき詳細に説明しておく。照射パターンＨ１，Ｈ２，Ｈ３は、それぞれ、薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの形成断面において、後に詳述する三種類（複数に相当）の造形線をそれぞれ形成するための近赤外レーザ光Ｌ１の照射パターンである。ここでいう造形線とは、積層造形物の各部を構成する部位である。そして、見かけ上、照射パターンＨ１，Ｈ２，Ｈ３は、すべて同じ形状である。照射パターンＨ１，Ｈ２，Ｈ３は、三種類の各造形線を形成する順序のみ異なる。
【００３４】
照射パターンＨ１，Ｈ２，Ｈ３は、薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃに対しそれぞれどのパターンを対応させてもよい。ただし、本実施形態においては、薄膜層１５ａには、照射パターンＨ１を適用し、薄膜層１５ｂには、照射パターンＨ２を適用し、薄膜層１５ｃには、照射パターンＨ３を適用するものとして説明を行なう。
【００３５】
具体的には、図５に示すように、照射パターンＨ１，Ｈ２，Ｈ３に従って、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射することにより、薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの形成断面には、図略の積層造形物が備える一つの構造部４０（少なくとも一つの構造部に相当する）を構成する三種類（複数）の造形線４１，４２，４３がそれぞれ形成される。三種類（複数）の造形線４１，４２，４３は、積層造形物の輪郭を形成する二本（複数）の第一輪郭線４１及び第二輪郭線４２（輪郭線）と、第二輪郭線４２の内側に形成され、積層造形物が備える構造部４０の中実部を形成する第一ハッチ線４３である。詳細については、後に述べるが、第一ハッチ線４３は、複数の直線状のハッチ線によって形成される。また、図５に示すように、構造部４０は、形成断面において、閉じた範囲内に形成される。
【００３６】
第一輪郭線４１及び第二輪郭線４２はそれぞれ円形の造形線である。第一輪郭線４１及び第二輪郭線４２は、直径が異なり、大径の第一輪郭線４１の内径側に小径の第二輪郭線４２が隣接して形成される。また、第一ハッチ線４３は、図５に示すように、第二輪郭線４２の内側を塗りつぶすように第二輪郭線４２内を往復動しながら形成される。このとき、本実施形態では、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が第二輪郭線４２内を往復動して照射する際、往復動における各直線の端部では、近赤外レーザ光Ｌ１の照射は一度停止し、その後、次の照射を行なっている。つまり、第一ハッチ線４３は、前述したように断続した複数の直線状のハッチ線で形成される。
【００３７】
第一輪郭線４１では、例えば、端点Ａを照射開始点として、周方向反時計周り（図５中矢印方向参照）に近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が照射され形成される。第二輪郭線４２は、例えば、端点Ｂを照射開始点として周方向反時計周り（図５中矢印方向参照）に近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が照射され形成される。ただし、端点Ａ、Ｂは、図５に示した位置に限らず、第一輪郭線４１上及び第二輪郭線４２上にあれば、それぞれどこにあってもよい。また、第一輪郭線４１及び第二輪郭線４２が形成される際、近赤外レーザ光Ｌ１の周方向における移動方向は、周方向時計周りであってもよい。図５に示すように、第一ハッチ線４３は、例えば、端点Ｃを照射開始点として第二輪郭線４２内を往復動するよう近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が照射され形成される。
【００３８】
（１−４．積層造形方法）
次に、本発明に係る積層造形方法について、図６のフローチャート１に基づき説明する。積層造形方法は、積層造形装置１００を用い、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の照射によって薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの独立した形成断面の一部を溶融させた後、固化させて積層し積層造形物を形成する方法である。
【００３９】
（１−４−１．一層目の薄膜層１５ａに対する処理）
一層目の薄膜層１５ａの供給工程Ｓ１０では、金属粉末供給装置２０が制御装置４５の金属粉末供給制御部２５によって制御され、金属粉末１５の一層目の薄膜層１５ａを近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の照射範囲Ａｒ１に供給する。
【００４０】
次に、照射工程Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２４では、造形部７０が、造形光ビーム照射制御部４９を介して、造形光ビーム照射装置３０を作動させ、照射範囲Ａｒ１に供給された薄膜層１５ａの独立した形成断面に、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を予め設定された照射パターンＨ１に従って照射する。照射パターンＨ１のデータは、予め造形部７０に記憶されている。
【００４１】
まず、第一照射工程Ｓ２０（照射工程）では、造形光ビーム照射装置３０が、一層目の薄膜層１５ａの形成断面において、積層造形物が備える構造部４０の第一輪郭線４１が形成されるべき位置に近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射する。これにより、図７Ａに示すように、薄膜層１５ａの形成断面において、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が、端点Ａ（照射開始点）から端点Ａを含んで円形に照射され構造部４０の第一輪郭線４１（造形線）が形成される。
【００４２】
このとき、第一輪郭線４１は、未照射状態の薄膜層１５ａの独立した形成断面に初めに照射されて形成された「第一造形線Ｑ１」である。このため、第一輪郭線４１は、薄膜層１５ａの形成断面に対し、少し盛り上がって（突出して）突部（図略）が形成される。なお、このように、「第一造形線Ｑ」が、薄膜層１５ａの形成断面に対して若干の盛り上がりを有して突部が形成される現象については公知であるとともに、実験によっても突部が形成されることは確認されている。このため、詳細な説明については、省略する。
【００４３】
次に、第二照射工程Ｓ２２（照射工程）では、造形光ビーム照射装置３０が、一層目の薄膜層１５ａの形成断面において、構造部４０の第二輪郭線４２が形成されるべき位置に近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射する。これにより、図７Ｂに示すように、薄膜層１５ａの形成断面において、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が、端点Ｂ（照射開始点）から端点Ｂを含んで円形に照射され、構造部４０の第二輪郭線４２（造形線）が形成される。
【００４４】
このとき、第二輪郭線４２は、第一輪郭線４１に対し、内径側で且つ近接した位置に配置される。従って、第二輪郭線４２は、未照射状態の薄膜層１５ａの形成断面において、最初に近赤外レーザ光Ｌ１を照射し形成する造形線ではない。このため、第二輪郭線４２には、薄膜層１５ａの形成断面に対する盛り上がり（突部）は形成されないか、若しくは形成されても小さい。
【００４５】
次に、第三照射工程Ｓ２４（照射工程）では、造形光ビーム照射装置３０が、一層目の薄膜層１５ａの形成断面において、構造部４０の中実部が形成されるべき位置である第二輪郭線４２の内径側の範囲内を往復動しながら塗りつぶすよう近赤外レーザ光Ｌ１が照射される。これにより、図７Ｃに示すように、薄膜層１５ａの形成断面において、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が、端点Ｃ（照射開始点）から端点Ｃを含んで往復動しながら照射され中実部を構成する第一ハッチ線４３（造形線）が形成される。
【００４６】
第一ハッチ線４３は、照射開始点である端点Ｃが第二輪郭線４２の近傍に形成される。また、第一ハッチ線４３は端点Ｃを含んだ断続する複数のハッチ線（線分）が第二輪郭線４２内で往復動しながら第二輪郭線４２内を塗りつぶすよう近赤外レーザ光Ｌ１が照射されて形成される。このとき、第一ハッチ線４３は、第二輪郭線４２内で往復動する際も自身の往路、又は復路における造形線と近接して形成される。
【００４７】
上記より、第一ハッチ線４３も、未照射状態の薄膜層１５ａの形成断面において、最初に近赤外レーザ光Ｌ１を照射し形成する造形線ではない。これにより、第一ハッチ線４３は、薄膜層１５ａの形成断面に対する盛り上がり（突部）は形成されないか、若しくは形成されても小さい。そして、以上の工程により第一層１５Ａ（粉末層）が形成される。上記より、第一層１５Ａの形成断面では、「第一造形線」である第一輪郭線４１のみが、盛り上がり（突部）を有する。
【００４８】
（１−４−２．二層目の薄膜層１５ｂに対する処理）
次に、供給工程Ｓ１１０では、金属粉末供給装置２０が制御装置４５の金属粉末供給制御部２５によって制御され、造形物昇降テーブル２３が下方に移動される。そして、金属粉末供給装置２０が作動され、第一層１５Ａ(１回目)上（照射範囲Ａｒ１）に金属粉末１５の二層目の薄膜層１５ｂ（粉末層）が所定の厚さ（α）で供給される。
【００４９】
次に、照射工程Ｓ１２０，Ｓ１２２，Ｓ１２４では、造形部７０が、造形光ビーム照射制御部４９を介して、造形光ビーム照射装置３０を作動させ、照射範囲Ａｒ１に供給された薄膜層１５ｂの形成断面に、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を、予め設定された照射パターンＨ２に従って照射する。
【００５０】
まず、第一照射工程Ｓ１２０（照射工程）では、造形光ビーム照射装置３０が、二層目の薄膜層１５ｂの形成断面において、積層造形物が備える構造部４０の第二輪郭線４２が形成されるべき位置に近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射する。これにより、図８Ａに示すように、薄膜層１５ｂの形成断面において、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が、端点Ｂ（照射開始点）から端点Ｂを含んで円形に照射され構造部４０の第二輪郭線４２（造形線）が形成される。
【００５１】
このとき、第二輪郭線４２は、未照射状態の薄膜層１５ｂの形成断面に初めに照射されて形成された「第一造形線Ｑ２」である。このため、上記で説明した第一輪郭線４１が「第一造形線Ｑ１」であったときと同様、第二輪郭線４２は、薄膜層１５ｂの形成断面に対し、少し盛り上がって（突出して）突部が形成される。
【００５２】
次に、第二照射工程Ｓ１２２（照射工程）では、造形光ビーム照射装置３０が、二層目の薄膜層１５ｂの形成断面において、構造部４０の中実部が形成されるべき位置である第二輪郭線４２の内径側の範囲内を往復動しながら塗りつぶすように近赤外レーザ光Ｌ１が照射される。これにより、図８Ｂに示すように、薄膜層１５ｂの形成断面において、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が、第一層目における第一ハッチ線４３と同様、端点Ｃ（照射開始点）から端点Ｃを含んで往復動しながら照射され、中実部を構成する第一ハッチ線４３（造形線）が形成される。
【００５３】
このとき、第一ハッチ線４３は、照射開始点である端点Ｃが第二輪郭線４２の近傍に形成される。また、上記と同様、第一ハッチ線４３である端点Ｃを含んだ複数の線分が第二輪郭線４２内で往復動しながら第二輪郭線４２内を塗りつぶすよう近赤外レーザ光Ｌ１が照射されて形成される。第一ハッチ線４３は、第二輪郭線４２内で往復動する際も自身の往路、又は復路における造形線と近接して形成される。このように、第一ハッチ線４３は、未照射状態の薄膜層１５ａの形成断面において、最初に近赤外レーザ光Ｌ１を照射し形成する第一造形線Ｑではない。これにより、第一ハッチ線４３は、薄膜層１５ｂの形成断面に対する盛り上がり（突部）は形成されないか、若しくは形成されても小さい。
【００５４】
次に、第三照射工程Ｓ１２４（照射工程）では、造形光ビーム照射装置３０が、二層目の薄膜層１５ｂの形成断面において、構造部４０の第一輪郭線４１が形成されるべき位置に近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射する。これにより、図８Ｃに示すように、薄膜層１５ｂの形成断面において、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が、端点Ａ（照射開始点）から端点Ａを含んで円形に照射され構造部４０の第一輪郭線４１（造形線）が形成される。
【００５５】
このとき、第一輪郭線４１は、未照射状態の薄膜層１５ａの形成断面に初めに照射されて形成された「第一造形線Ｑ」ではない。このため、第一輪郭線４１の薄膜層１５ｂの形成断面に対する盛り上がり（突部）は形成されないか、若しくは形成されても小さい。そして、上記工程により第二層１５Ｂ（粉末層）が形成される。
【００５６】
なお、第一層１５Ａでは、第一輪郭線４１が「第一造形線Ｑ１」であり、第一輪郭線４１が薄膜層１５ａの形成断面に対して盛り上がって形成された。しかしながら、今回、第二層１５Ｂにおける第一輪郭線４１は薄膜層１５ｂの形成断面に対して盛り上がり（突部）はない。このため、第一層１５Ａ及び第二層１５Ｂが積層された状態では、第一輪郭線４１の盛り上がり（突部）は、良好に抑制される。
【００５７】
（１−４−３．三層目の薄膜層１５ｃに対する処理）
次に、供給工程Ｓ２１０では、金属粉末供給装置２０が制御装置４５の金属粉末供給制御部２５によって制御され、造形物昇降テーブル２３が所定量だけ下方に移動される。そして、上記と同様に、造形物昇降テーブル２３上における第二層１５Ｂ上に金属粉末１５の三層目の薄膜層１５ｃ（粉末層）を近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の照射範囲Ａｒ１に供給する。
【００５８】
次に、照射工程Ｓ２２０，Ｓ２２２，Ｓ２２４では、造形部７０が、造形光ビーム照射制御部４９を介して、造形光ビーム照射装置３０を作動させ、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を、照射範囲Ａｒ１に供給された薄膜層１５ｃの形成断面に、予め設定された照射パターンＨ３に従って照射する。
【００５９】
まず、第一照射工程Ｓ２２０（照射工程）では、造形光ビーム照射装置３０が、三層目の薄膜層１５ｃの形成断面において、積層造形物が備える構造部４０の中実部が形成されるべき位置である第二輪郭線４２の内径側の範囲内を往復動しながら塗りつぶすよう近赤外レーザ光Ｌ１が照射される。これにより、図９Ａに示すように、薄膜層１５ｃの形成断面において、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が、端点Ｃ（照射開始点）から端点Ｃを含んで往復動しながら照射され構造部４０の中実部を構成する第一ハッチ線４３（造形線）が形成される。
【００６０】
このとき、第一ハッチ線４３（造形線）は、未照射状態の薄膜層１５ｃの形成断面に初めに照射されて形成された「第一造形線Ｑ３」である。このため、上記で説明した第一輪郭線４１又は第二輪郭線４２が「第一造形線Ｑ１，Ｑ２」であったときと同様、第一ハッチ線４３は、薄膜層１５ｃの形成断面に対し、突部が形成される。なお、本実施形態では、第一ハッチ線４３のうち、端点Ｃ（照射開始点）を含む往路４３ａのみが、特に盛り上がって突部が形成されるものとして説明する。
【００６１】
次に、第二照射工程Ｓ２２２（照射工程）では、造形光ビーム照射装置３０が、三層目の薄膜層１５ｃの形成断面において構造部４０の第二輪郭線４２が形成されるべき位置に近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射する。これにより、図９Ｂに示すように、薄膜層１５ｃの形成断面において、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が、端点Ｂ（照射開始点）から端点Ｂを含んで矢印方向に円形に照射され構造部４０の第二輪郭線４２（造形線）が形成される。
【００６２】
このとき、第二輪郭線４２は、第一ハッチ線４３に対し、近接した位置に配置される。このように、第二輪郭線４２は、未照射状態の薄膜層１５ｃの形成断面において、最初に近赤外レーザ光Ｌ１を照射し形成する「第一造形線Ｑ」ではない。このため、第二輪郭線４２には、薄膜層１５ｃの形成断面に対する盛り上がり（突部）は形成されないか、若しくは形成されても小さい。
【００６３】
次に、第三照射工程Ｓ２２４（照射工程）では、造形光ビーム照射装置３０が、三層目の薄膜層１５ｂの形成断面において、構造部４０の第一輪郭線４１が形成されるべき位置に近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射する。これにより、図９Ｃに示すように、薄膜層１５ｃの形成断面において、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が、端点Ａ（照射開始点）から端点Ａを含んで円形に照射され構造部４０の第一輪郭線４１（造形線）が形成される。そして、上記工程により第三層１５Ｃ（粉末層）が形成される。
【００６４】
このとき、第一輪郭線４１は、未照射状態の薄膜層１５ｃの形成断面に初めに照射されて形成された「第一造形線Ｑ」ではない。このため、第一輪郭線４１の薄膜層１５ｃの形成断面に対する盛り上がり（突部）は形成されないか、若しくは形成されても小さい。つまり、第三層１５Ｃにおいては、中実部を構成する第一ハッチ線４３が「第一造形線Ｑ３」であり、第一ハッチ線４３の往路４３ａが薄膜層１５ｃの形成断面に対して若干、盛り上がり突部が形成される。
【００６５】
このように、供給工程（Ｓ１０，Ｓ１１０，Ｓ２１０）及び照射工程（（Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２４）、（Ｓ１２０，Ｓ１２２，Ｓ１２４）、（Ｓ２２０，Ｓ２２２，Ｓ２２４））を、複数回（上記においては、一例として三回）繰り返し処理したのち、複数層の第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃ（粉末層）の独立した各形成断面に形成された各「第一造形線Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３」を第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃの積層方向から投影して視たとき、連続して積層される三層（少なくとも連続して積層される二層に相当）の第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃ（粉末層）の各形成断面において、「第一造形線Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３」は相互に異なった位置に配置される（図１０参照）。
【００６６】
具体的には、図１０に示すように、供給工程Ｓ１０及び照射工程Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２４において形成された「第一造形線Ｑ１」は、第一輪郭線４１である。また、供給工程Ｓ１１０及び照射工程Ｓ１２０，Ｓ１２２，Ｓ１２４において形成された「第一造形線Ｑ２」は、第二輪郭線４２である。また、供給工程Ｓ２１０及び照射工程Ｓ２２０，Ｓ２２２，Ｓ２２４において形成された「第一造形線Ｑ３」は、第一ハッチ線４３の往路４３ａである。これにより、第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃが積層された状態では、第一輪郭線４１，第二輪郭線４２及び第一ハッチ線４３の往路４３ａの各盛り上がり（突出）は、三層（少なくとも連続して積層される二層に相当）において重複しないので、最上面である第三層１５Ｃの形成断面の凹凸は良好に抑制され平滑な面が得られる。
【００６７】
なお、上記において、供給工程及び照射工程は、三回繰返し処理を行ない、第一層１５Ａ〜第三層１５Ｃの三層を形成するものとして説明した。しかし、この態様には限らず、供給工程及び照射工程は、二回以上であれば何回繰り返し処理しても良い。つまり、その後、再び、新たな薄膜層１５ａ〜薄膜層１５ｃ（粉末層）が照射範囲Ａｒ１に供給され、薄膜層１５ａ〜薄膜層１５ｃの独立した各形成断面に、それぞれ照射パターンＨ１〜Ｈ３によって近赤外レーザ光Ｌ１が照射され、新たな第一層１５Ａ〜第三層１５Ｃ（粉末層）が形成されてもよい。このような作業の繰り返しによって、上方に延在する所望の積層造形物が備える構造部４０が積層され形成される。このように、第一実施形態の態様においては、第一層１５Ａ〜第三層１５Ｃの三層を一組として、積層造形物が造形される。
【００６８】
（１−５.第一実施形態による効果）
上記第一実施形態によれば、積層造形方法は、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の照射範囲Ａｒ１に金属粉末１５の薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（粉末層）を一層ずつ供給する供給工程Ｓ１０，Ｓ１１０，Ｓ２１０と、照射範囲Ａｒ１に供給された薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（粉末層）の独立した各形成断面に近赤外レーザ光Ｌ１を照射して積層造形物を構成する、第一輪郭線４１，第二輪郭線４２及び第一ハッチ線４３（複数の造形線）を形成し、第一輪郭線４１，第二輪郭線４２及び第一ハッチ線４３（複数の造形線）のうち近赤外レーザ光Ｌ１が照射されていない未照射状態の薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（粉末層）の独立した各形成断面に最初に形成する造形線を第一造形線とする照射工程（（Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２４）、（Ｓ１２０，Ｓ２２２，Ｓ２２４）、（Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２４））と、を備える。
【００６９】
そして、供給工程Ｓ１０，Ｓ１１０，Ｓ２１０及び照射工程（（Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２４）、（Ｓ１２０，Ｓ２２２，Ｓ２２４）、（Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２４））を複数回繰り返し処理したのち、複数層の第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃ（粉末層）の独立した各形成断面に形成された第一輪郭線４１，第二輪郭線４２及び第一ハッチ線４３の各第一造形線Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃの積層方向から投影して視たとき、三層（少なくとも連続して積層される二層）の第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃ（粉末層）の独立した各形成断面において、各第一造形線Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３は、相互に異なった位置に配置される（図１０参照）。
【００７０】
このため、第一輪郭線４１，第二輪郭線４２及び第一ハッチ線４３（各第一造形線）の突部の高さは、少なくとも連続して積層される二層の粉末層間において積層方向で累積されることはなく、最上面である第三層１５Ｃの形成断面において、平面度及び表面粗さが悪くなることを抑制することができる。よって、簡易な方法により低コストで且つ表面が良好な平滑面を備えた積層造形物が得られる。
【００７１】
上記第一実施形態によれば、積層造形方法において、複数層の第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃ（粉末層）における積層造形物の各形成断面の形状は、三層（少なくとも連続して積層される二層に相当）の第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃにおいて同じである。これにより、本発明に係る上記効果を得やすい。
【００７２】
上記第一実施形態によれば、照射工程において、三種類（複数）の造形線である第一輪郭線４１，第二輪郭線４２及び第一ハッチ線４３は、積層造形物の独立した形成断面の輪郭を形成する第一輪郭線４１及び第二輪郭線４２の少なくとも一方（一本又は複数の輪郭線）、及び輪郭線の内側に形成される積層造形物の中実部を形成する複数の第一ハッチ線４３である。そして、第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃ（各粉末層）の独立した各形成断面では、一本又は複数の輪郭線４１，４２、及び複数の第一ハッチ線４３のうち何れか一本の線を第一造形線Ｑとする。このように、第一層１５Ａ〜第三層１５Ｃ（各粉末層）の独立した各形成断面において、いずれか一本の造形線のみを第一造形線Ｑとすることにより、突部の位置をより制御しやすくなる。
【００７３】
（１−６．第一実施形態の変形例）
（１−６−１.変形例１）
上記第一実施形態の積層造形方法では、輪郭線は、第一輪郭線４１及び第二輪郭線４２の二本としたが、この態様には限らない。変形例１（図略）として、輪郭線は、例えば、第一輪郭線４１（又は第二輪郭線４２）を一本備えるだけでもよい。この場合、第一輪郭線４１（又は第二輪郭線４２）と第一輪郭線４１（又は第二輪郭線４２）の内径側に形成する第一ハッチ線４３とを各層毎に交互に形成すればよい。これによっても、相応の効果は得られる。
【００７４】
（１−６−２.変形例２）
また、変形例２（図略）として、輪郭線は、第一輪郭線４１及び第二輪郭線４２の二本だけではなく、二本を越えて設けても良い。この場合、照射工程によって、薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（各粉末層）の独立した各形成断面では、二本を超える輪郭線と、各輪郭線のうち最も内径側に配置される輪郭線の内径側に形成する第一ハッチ線４３が順番に第一造形線となるよう近赤外レーザ光Ｌ１を照射すればよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００７５】
（１−６−３.変形例３）
また、変形例３（図略）として、第一実施形態のように輪郭線が二本設けられた場合、又は変形例２のように輪郭線が二本を越え複数設けられた場合、照射工程によって、未照射状態の薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（粉末層）の独立した各形成断面に最初に形成する第一造形線は、複数の輪郭線のうちの一本の輪郭線の中からのみ選択して形成するようにしてもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００７６】
（１−６−４.変形例４）
また、上記第一実施形態の積層造形方法では、第一ハッチ線４３が、端点Ｃを近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の照射開始点とし、断続する複数のハッチ線（線分）で往復し形成されるものとして説明したが、この態様には限らない。変形例４として、第一ハッチ線４３は、図１１に示すように、往路と復路とが連続した第一ハッチ線であっても良い。これによっても、第一実施形態と同様の効果が得られる。
【００７７】
（１−６−５.変形例５）
また、上記第一実施形態に係る積層造形方法のように第一ハッチ線４３が、複数の第一ハッチ線の集合体である場合に、変形例５（図略）として、未照射状態の薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（粉末層）の独立した各形成断面に最初に形成する「第一造形線Ｑ」を、複数の第一ハッチ線のうちの何れか一本のハッチ線（造形線）のみで形成してもよい。
【００７８】
つまり、変形例５の照射工程では、未照射状態の薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（粉末層）の独立した各形成断面において、常に第一ハッチ線４３のうちの一本のハッチ線を「第一造形線Ｑ」とするよう近赤外レーザ光Ｌ１を照射する。このとき、各薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃのうち連続して積層される薄膜層間においては、積層方向で同じ位置のハッチ線が選択されないようにする。各層においては、第一ハッチ線４３の照射が全て終了したのち、第一輪郭線４１及び第二輪郭線４２を近赤外レーザ光Ｌ１の照射により形成すればよい。これによっても上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００７９】
＜２．第二実施形態＞
次に、第二実施形態の積層造形方法について説明する。上記第一実施形態では、複数の造形線は、第一輪郭線４１及び第二輪郭線４２と、第一ハッチ線４３とによって形成した。そして、第一輪郭線４１及び第二輪郭線４２は、それぞれ線分によって円状に形成され、第一ハッチ線４３は、複数のハッチ線によって形成された。しかし、この態様には限らない。第一実施形態では、第一、第二輪郭線４１，４２によって形成された輪郭を、第二実施形態では、図１２に示すように、複数の斜線である第二ハッチ線１４４によって形成してもよい。なお、図１２は、第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃが積層された状態の図であるとともに、第三層１５Ｃの独立した形成断面（上面）側から視た図である。
【００８０】
つまり、第二実施形態の照射工程において、近赤外レーザ光Ｌ１の照射により、複数の造形線として、積層造形物が備える構造部４０の輪郭を形成する複数のハッチ線からなる第二ハッチ線１４４、及び輪郭（第二ハッチ線１４４）の内側において構造部４０の中実部を形成する複数の第一ハッチ線４３が形成される。そして、第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃ（粉末層）の各形成断面では、図１２に示すように、複数の第二ハッチ線１４４のうち何れか一本の第二ハッチ線１４４ａのみを「第一造形線Ｑ」とすればよい。このとき、第一層１５Ａの形成断面に第一造形線Ｑ１が形成された後に第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃの各形成断面に順次形成される第一造形線Ｑ２、Ｑ３は、それぞれ一つ前の工程で形成された第一造形線Ｑと、積層方向に投影された状態において、隣接するよう形成される。
【００８１】
例えば、図１２に示すように、第一層１５Ａの形成断面においては、左側の第二ハッチ線１４４ａを「第一造形線Ｑ１」とする。また、第二層１５Ｂの形成断面においては、第一造形線Ｑ１の右側で隣接する第二ハッチ線１４４ａを「第一造形線Ｑ２」とする。さらに、第三層１５Ｃの形成断面においては、さらに右側で隣接する第二ハッチ線１４４ａを「第一造形線Ｑ３」とする。なお、図１２において、第一層１５Ａの形成断面における「第一造形線Ｑ１」、及び第二層１５Ｂの形成断面における「第一造形線Ｑ２」は、ともに積層方向において第三層１５Ｃの形成断面側に投影した位置で示している。
【００８２】
このように、複数の第二ハッチ線１４４のうち、何れか一本の第二ハッチ線１４４ａを「第一造形線Ｑ」とするためには、各層において常に第一ハッチ線４３よりも先に近赤外レーザ光Ｌ１を照射する。そして、このとき、連続して積層される第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ，第三層１５Ｃでは、積層方向において各層の「第一造形線Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３」が重ならないよう近赤外レーザ光Ｌ１が照射される。これにより、上記第一実施形態と同様の効果が期待できる。なお、上記態様に限らず、薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの各層において、複数の第二ハッチ線１４４の斜線の角度を変更するよう近赤外レーザ光Ｌ１を各形成断面に照射して対応しても良い。これによっても効果は得られる。
【００８３】
＜３．第三実施形態＞
次に、第三実施形態の積層造形方法について説明する。第三実施形態として、複数の造形線は、積層造形物の輪郭及び輪郭の内側において積層造形物の中実部を形成する複数の島をそれぞれ形成する複数の第三ハッチ線３４４のみであってもよい。そして、各薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（粉末層）では、初めに未照射状態の形成断面に形成した、島における複数の第三ハッチ線３４４のうち、何れか一本の第三ハッチ線３４４ａを第一造形線Ｑとする（図１３Ａ参照）。なお、本実施形態では、二番目以降に造形線が形成される島は全て、先に形成された何れかの島に隣接して形成されるものとする（図１３Ｂ，１３Ｃ参照）。なお、図１３Ａ〜図１３Ｃは、第三実施形態における実施の一部のみを示したものであり、実際には、図１３Ａ〜図１３Ｃに示す島を全て埋めるようさらに複数回の処理が実施される。
【００８４】
このように、第三実施形態の照射工程においては、初めに形成された島における第三ハッチ線３４４のみが「第一造形線Ｑ」（第三ハッチ線３４４ａ）を備える。そして、連続して積層される第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ，第三層１５Ｃにおける積層方向では、各形成断面において同じ位置に「第一造形線Ｑ」（第三ハッチ線３４４ａ）が重なって形成されないよう近赤外レーザ光Ｌ１が各薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの各形成断面に照射される。これにより、上記第一実施形態と同様の効果が期待できる。
【００８５】
＜４．第四実施形態＞
次に、第四実施形態の積層造形方法について図１４に基づき説明する。なお、図１４は、第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃが積層された状態の図であるとともに、第三層１５Ｃの形成断面（上面）側から視た図である。第四実施形態として、複数の造形線は、積層造形物を構成する構造部４０の輪郭線及び輪郭線の内側において構造部４０の中実部を形成する大きさの異なる複数の円からなる第三輪郭線４４１のみであってもよい。
【００８６】
そして、第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃ（粉末層）では、複数の第三輪郭線４４１のうち何れか一本の第三輪郭線４４１ａを「第一造形線Ｑ」とすれば良い。このとき、第一造形線Ｑ１が薄膜層１５ａの形成断面に形成された後に各薄膜層１５ｂ，１５ｃの各形成断面に順次形成される第一造形線Ｑ２、Ｑ３は、それぞれ一つ前に形成される第一造形線Ｑと、積層方向に投影された状態において隣接するよう形成される。
【００８７】
例えば、図１４に示すように、第一層１５Ａにおいては、最外周の第三輪郭線４４１ａ１を「第一造形線Ｑ１」とする。また、第二層１５Ｂにおいては、最外周の第三輪郭線４４１ａ１と内径側で隣接する第三輪郭線４４１ａ２を「第一造形線Ｑ２」とする。さらに、第三層１５Ｃにおいては、第三輪郭線４４１ａ２と内径側で隣接する第三輪郭線４４１ａ３を「第一造形線Ｑ３」とする。なお、第一層１５Ａにおける「第一造形線Ｑ１」、及び第二層１５Ｂにおける「第一造形線Ｑ２」は、ともに積層方向において第三層１５Ｃの形成断面に投影した位置で示している。
【００８８】
このように、第四実施形態の照射工程においては、近赤外レーザ光Ｌ１の照射によって、径の異なる複数の第三輪郭線４４１（複数の造形線）のみによって積層造形物が形成される。そして、このような第四実施形態の照射工程において、連続して積層される第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃでは、積層方向において、各層の「第一造形線Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３」が重ならないよう近赤外レーザ光Ｌ１が各薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの形成断面に照射される。これにより、上記第一実施形態と同様の効果が期待できる。
【００８９】
＜５．第五実施形態＞
次に、第五実施形態の積層造形方法について図１５Ａ，図１５Ｂに基づき説明する。第五実施形態は、第一実施形態に対し、構造部１４０の数のみが異なる。従って、異なる部分についてのみ詳細に説明し、同様部分については説明を省略する。
【００９０】
第一実施形態においては、粉末層の表面の独立した形成断面に造形光ビームが照射されて積層造形物を形成する際、形成断面において閉じた範囲内に形成される構造部４０は一個であるものとして説明した。しかし、この態様には限らない。図１５Ａに示すように、積層造形物Ｚが構造部１４０を二個（少なくとも一個に相当する）備えていてもよい。さらには、構造部を二個を超えて備えていてもよい（図略）。
【００９１】
ただし、図１５Ｂに示すように第五実施形態において積層造形物Ｚが備える構造部１４０は、積層方向Ｄ１における範囲Ｒ１の区間では、第一実施形態と同様に一個であり、範囲Ｒ２の区間において、二個となっている。つまり、範囲Ｒ１の区間では、第一実施形態と同様の処理が実施される。そして、範囲Ｒ２の区間において、二個形成された構造部１４０，１４０のそれぞれに対し、第一実施形態と同様の処理が実施される。このとき、二個の構造部１４０，１４０に対し順番に処理がされてもよいし、積層造形装置１００が、二台の造形光ビーム照射装置３０を備え、近赤外レーザ光Ｌ１を各薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの形成断面に同時に照射しながら同じ処理をしてもよい。これによっても第一実施形態と同様の効果が得られる。
【００９２】
＜６．第六実施形態＞
次に、第六実施形態の積層造形方法について図１６に基づき説明する。第六実施形態は、第一実施形態に対し、第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃ（粉末層）の各層が備える「第一造形線Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３」の配置が異なる。第一実施形態では、「第一造形線Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３」は、第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃ（粉末層）の積層方向から投影して視たとき、少なくとも連続して積層される二層の粉末層の独立した形成断面において相互に異なる位置に配置された。
【００９３】
しかしながら、図１６に示すように、第六実施形態では、「第一造形線Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３」は、第一層１５Ａ，第二層１５Ｂ及び第三層１５Ｃ（粉末層）の積層方向から投影して視たとき、相互に異なる位置に配置されず、少なくとも一箇所の交差位置Ｐで相互に交差するように配置されてもよい。このとき、少なくとも一箇所の交差位置Ｐは、粉末層の積層方向において隣り合って積層される粉末層の独立した形成断面に配置される「第一造形線Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３」の位置に一致しないよう配置される。このように、「第一造形線Ｑ」による交差位置Ｐが形成されるため、交差位置Ｐにおける盛り上がり部は形成されるが、盛り上がり部はあくまで単独でかつ一点であるため、各層の盛り上がりは相応に抑制される。
【００９４】
なお、上記第一〜第六実施形態に係る積層造形装置１００によれば、上記実施形態の製造方法で製造した積層造形物と同様、低コストに製造が可能であるとともに、良好な平滑面を備えた積層造形物が製造できる。
【００９５】
また、上記各実施形態では、照射工程において、近赤外レーザ光Ｌ１を照射し、これによって薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの形成断面の一部を溶融させたのち固化させ、造形線を形成するものとして説明した。しかしながら、この態様には限らず、造形光ビームの照射によって、薄膜層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの形成断面の一部を焼結させて造形線を形成しても良い。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【符号の説明】
【００９６】
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ；薄膜層（粉末層）、  Ａｒ１；照射範囲、  Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３；照射パターン、  Ｌ１；近赤外レーザ光（造形光ビーム）、  Ｑ，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３；第一造形線、  Ｓ１０，Ｓ１１０，Ｓ２１０；供給工程、  Ｓ１２０；第一照射工程、  Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２４、Ｓ１２０，Ｓ１２２，Ｓ１２４、Ｓ２２０，Ｓ２２２，Ｓ２２４；照射工程、  １５；金属粉末、  ２０；金属粉末供給装置、  ２５；金属粉末供給制御部、  ３０；造形光ビーム照射装置、  ４０，１４０；構造部、  ４１；第一輪郭線（造形線）、  ４２；第二輪郭線（造形線）、  ４３；第一ハッチ線（造形線）、  ４５；制御装置、  ４９；造形光ビーム照射制御部、  １００；積層造形装置、  １４４；第二ハッチ線（造形線）、  ３４４；第三ハッチ線（造形線）、  ４４１；第三輪郭線（造形線）。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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