(57)【要約】【課題】ステージ上に敷き詰められた粉末試料の温度分布を均一にし、良好な造形物を造形することができる３次元積層造形装置及び３次元積層造形方法を提供する。【解決手段】３次元積層造形装置１は、ステージ４と、第１の電子銃８と、第２の電子銃９と、を備えている。第１の電子銃８は、所定の粉末試料Ｍ１を溶融する。第２の電子銃９は、ステージ４上に敷き詰められた粉末試料Ｍ１に電子ビームｌ２を照射して粉末試料Ｍ１を予熱する。【選択図】図１
2015193883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形物を形成するための粉末試料が敷き詰められるステージと、
前記ステージ上に敷き詰められた前記粉末試料のうち所定の粉末試料に電子ビームを照射して前記所定の粉末試料を溶融する第１の電子銃と、
前記ステージ上に敷き詰められた前記粉末試料に電子ビームを照射して前記粉末試料を予熱する第２の電子銃と、
を備えた３次元積層造形装置。
【請求項２】
前記第２の電子銃は、前記ステージ上に敷き詰められた前記粉末試料で形成される試料面に対して、電子ビームを傾斜させて照射する
請求項１に記載の３次元積層造形装置。
【請求項３】
前記ステージ上に敷き詰められた前記粉末試料の温度を計測する温度測定器と、
前記温度測定器が測定した温度に基づいて、前記第２の電子銃を制御する制御部と、をさらに備えた
請求項１又は２に記載の３次元積層造形装置。
【請求項４】
前記ステージ上に敷き詰められた前記粉末試料で形成される試料面に対して電子ビームを傾斜させて照射し、前記粉末試料の帯電を除去する第３の電子銃を、さらに備え、
前記第３の電子銃は、前記第１の電子銃から出射される電子ビームと同じ照射位置に電子ビームを照射する
請求項１〜３のいずれかに記載の３次元積層造形装置。
【請求項５】
前記第２の電子銃は、前記ステージ上に敷き詰められた前記粉末試料で形成される試料面に対して電子ビームを傾斜させて照射して、前記粉末試料の帯電を除去し、
前記第２の電子銃は、前記粉末試料の帯電を除去する際、前記第１の電子銃から出射される電子ビームと同じ照射位置に電子ビームを照射する
請求項１〜３のいずれかに記載の３次元積層造形装置。
【請求項６】
ステージの一面に造形物を形成するための粉末試料を敷き詰める工程と、
前記ステージ上に前記ステージ上に敷き詰められた前記粉末試料のうち所定の粉末試料に対して第１の電子銃から電子ビームを照射して前記所定の粉末試料を溶融する工程と、
前記ステージ上に敷き詰められた前記粉末試料に対して前記第１の電子銃と異なる第２の電子銃から電子ビームを照射して前記粉末試料を予熱する工程と、
を含む３次元積層造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ上に粉末試料を薄く敷いた層を一層ずつ重ねて造形する３次元積層造形装置及び３次元積層造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、粉末試料を薄く敷いた層を一層ずつ重ねて造形する３次元積層造形技術が脚光を浴びており、粉末試料の材料や造形手法の違いにより多くの種類の３次元積層造形技術が開発されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
図７は、従来技術に係る３次元積層造形装置１００の概略断面図である。
【０００４】
３次元積層造形装置１００は、粉体供給部１０７を用いて金属粉末Ｍ１を粉末台であるステージ１０４の上面に一層毎に敷き詰める。次に、ステージ１０４上に敷き詰められた金属粉末Ｍ１に対し、造形物Ｐ１の一断面に相当する二次元構造部だけを電子ビームで溶融する。そして、そのような金属粉末Ｍ１の層を一層ずつ高さ方向（Ｚ方向）に積み重ねることにより造形物を形成する。
【０００５】
３次元積層造形装置１００は、図７に示すように、真空容器１０２の上部に電子銃１０８が装着されており、真空容器１０２の内部には筒状の造形枠台１０３が設けられている。また、電子銃１０８には、電子銃１０８を制御する電子ビーム制御部１１１が接続されている。造形枠台１０３の中央部に形成されたピット１０３ａの下方にはステージ１０４を移動可能に支持する駆動機構１０５が設けられている。駆動機構１０５は、ステージ１０４の軸部１０４ｄに接続し、ステージ１０４を鉛直方向に駆動する。真空容器１０２内は、真空に維持されている。
【０００６】
そして、駆動機構１０５により、ステージ１０４が、造形枠台１０３の上面より鉛直方向にΔＺ分下がった位置に配置される。そして、粉体供給部１０７により厚さΔＺ分の金属粉末Ｍ１がステージ１０４に敷き詰められる。
【０００７】
次に、予め準備された設計上の造形物をΔＺ間隔でスライスした２次元形状に従い、金属粉末Ｍ１に対して電子銃１０８から電子ビームＬ１が出射される。電子銃１０８から出射された電子ビームＬ１により、その２次元形状に対応する金属粉末Ｍ１が溶融する。溶融した金属粉末Ｍ１は、材料に応じた所定時間が経過すると凝固する。１層分の金属粉末Ｍ１が溶融及び凝固した後、駆動機構１０５によりステージ１０４をΔＺ分下げる。次に、ΔＺ分の金属粉末Ｍ１を直前に敷き詰められた層（下層）の上に敷き詰める。そして、その層に相当する２次元形状に対応する領域の金属粉末Ｍ１に電子ビームＬ１を照射し、金属粉末Ｍ１を溶融及び凝固させる。この一連の処理を繰り返し、溶融及び凝固した金属粉末Ｍ１の層を積み重ねることにより造形物が構築される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
しかしながら、図８に示すように、従来技術に係る３次元積層造形装置１００では、電子ビームＬ１が照射される領域Ａ１では、電子ビームＬ１のエネルギーが熱に変換された温度上昇し、金属粉末Ｍ１が溶融し、溶融粉末Ｍ３となる。そのため、領域Ａ１から離れ、電子ビームＬ１が照射されていない領域Ｂ１と、領域Ａ１とで温度差が生じる。その結果、従来技術に係る３次元積層造形装置１００では、この温度差により、ステージ１０４に敷き詰められた金属粉末Ｍ１に熱ひずみが生じたり、構築される造形物Ｐ１の形状及び材質の不均一が発生したり、するという問題を有していた。
【００１０】
本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、ステージ上に敷き詰められた粉末試料の温度分布を均一にし、良好な造形物を造形することができる３次元積層造形装置及び３次元積層造形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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３次元積層造形装置は、ステージと、第１の電子銃と、第２の電子銃と、を備えている。ステージは、造形物を形成するための粉末試料が敷き詰められる。第１の電子銃は、ステージ上に敷き詰められた粉末試料のうち所定の粉末試料に電子ビームを照射して所定の粉末試料を溶融する。第２の電子銃は、ステージ上に敷き詰められた粉末試料に電子ビームを照射して粉末試料を予熱する。
【００１２】
また、本発明の３次元積層造形方法は、以下（１）〜（３）に示す工程を含んでいる。
（１）ステージの一面に造形物を形成するための粉末試料を敷き詰める工程。
（２）ステージ上にステージ上に敷き詰められた粉末試料のうち所定の粉末試料に対して第１の電子銃から電子ビームを照射して所定の粉末試料を溶融する工程。
（３）  ステージ上に敷き詰められた粉末試料に対して第１の電子銃と異なる第２の電子銃から電子ビームを照射して粉末試料を予熱する工程。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の３次元積層造形装置及び３次元積層造形方法によれば、第１の電子銃で粉末試料を溶融しながら、第２の電子銃で異なる箇所の粉末試料を予熱することができる。これにより、ステージ上に敷き詰められた粉末試料の温度分布を均一にすることができ、良好な造形物を造形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置における動作の要部を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置における第３の電子銃から電子ビームが照射された状態を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置における効果について示す説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置を模式的に示す説明図である。
【図７】従来技術にかかる３次元積層造形装置を示す概略断面図である。
【図８】従来技術にかかる３次元積層造形装置における電子ビームの照射状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の３次元積層造形装置の実施の形態例について、図１〜図６を参照して説明する。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、説明は以下の順序で行うが、本発明は、必ずしも以下の形態に限定されるものではない。
１．第１の実施の形態例
１−１．３次元積層造形装置の構成
１−２．３次元積層造形装置の動作
２．第２の実施の形態例
３．第３の実施の形態例
【００１６】
１．第１の実施の形態例
１−１．３次元積層造形装置の構成
まず、本発明の３次元積層造形装置の第１の実施の形態例について図１を参照して説明する。
図１は、本例の３次元積層造形装置を模式的に示す説明図である。
【００１７】
図１に示す３次元積層造形装置１は、例えば、チタン、アルミニウム、鉄等の金属粉末からなる粉末試料に電子ビームを照射して粉末試料を溶融させ、この粉末試料が凝固した層を積み重ねて立体物を造形する装置である。
【００１８】
３次元積層造形装置１は、中空の真空容器２と、造形枠３と、ステージ４と、ステージ４を移動可能に支持する駆動機構５と、ステージ４に粉末試料の一例を示す金属粉末Ｍ１を供給する粉体供給部７と、第１の電子銃８と、第２の電子銃９とを有している。また、３次元積層造形装置１は、第１の電子銃８を制御する第１の電子ビーム制御部１１と、第２の電子銃９を制御する第２の電子ビーム制御部１２とを有している。
【００１９】
真空容器２には、図示していない真空ポンプが接続されている。そして、真空容器２内の雰囲気が真空ポンプ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。この真空容器２内には、造形枠３と、ステージ４、駆動機構５及び粉体供給部７が設けられている。
【００２０】
造形枠３は、真空容器２の鉛直方向の下部に配置されている。造形枠３には、鉛直方向の上方から下方にかけて貫通するピット３ａが形成されている。ピット３ａは、略四角柱状に開口している。また、完成した造形物Ｐ１を取り出せるようにするために、造形枠３におけるピット３ａの外周面の一部は、開放されている。
【００２１】
造形枠３におけるピット３ａには、ステージ４及び駆動機構５が配置されている。ステージ４は、略平板状に形成されている。ステージ４は、造形物Ｐ１を形成するための金属粉末Ｍ１が積層される粉末台である。また、ステージ４の側端部には、耐熱性及び柔軟性のあるシール部材１４が設けられている。シール部材１４は、ピット３ａの壁面に摺動可能に接触している。そして、シール部材１４により、ステージ４における鉛直方向の下方の空間と上方の空間が密閉されている。
【００２２】
また、ステージ４における金属粉末Ｍ１が積層される一面と反対側の他面には、軸部４ｄが設けられている。軸部４ｄは、ステージ４の他面から鉛直方向の下方に向けて突出している。軸部４ｄは、駆動機構５に接続されている。駆動機構５は、軸部４ｄを介してステージ４を鉛直方向に駆動する。駆動機構５としては、例えば、ラックとピニオンやボールねじ等が挙げられる。
【００２３】
また、造形枠３における鉛直方向の上方には、粉体供給部７が配置されている。粉体供給部７には、不図示の金属粉末貯蔵部から送出チューブを介して金属粉末Ｍ１が送り出される。粉体供給部７は、鉛直方向の下方に設けた排出口７ａから金属粉末Ｍ１を排出する。そして、粉体供給部７は、金属粉末Ｍ１を排出し、ステージ４の一面に金属粉末Ｍ１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末Ｍ１を平らに均す均し板を真空容器２内に設置してもよい。
【００２４】
なお、ステージ４の一面に金属粉末Ｍ１を供給する機構は、上述したものに限定されるものではない。例えば、予め真空容器２内に供給された金属粉末Ｍ１を平板状のアーム部材を介して、ステージ４まで搬送し、ステージ４の一面に金属粉末Ｍ１を敷き詰めてもよい。
【００２５】
また、真空容器２の鉛直方向の上部には、第１の電子銃８及び第２の電子銃９が装着されている。第１の電子銃８及び第２の電子銃９は、真空容器２の鉛直方向の上部において、ステージ４の一面に対向して配置される。
【００２６】
第１の電子銃８は、ステージ４の一面に敷き詰められた金属粉末Ｍ１のうち所定の金属粉末Ｍ１に溶融用電子ビームＬ１を照射して、金属粉末Ｍ１を溶融させる。また、第１の電子銃８は、第１の電子ビーム制御部１１に接続されている。第１の電子ビーム制御部１１は、第１の電子銃８から出射される溶融用電子ビームＬ１の出力値及び第１の電子銃８が溶融用電子ビームＬ１を照射する位置を決定する。そして、第１の電子ビーム制御部１１は、決定した情報を第１の電子銃８に出力し、第１の電子銃８を駆動させる。
【００２７】
第２の電子銃９は、ステージ４の一面に敷き詰められた金属粉末Ｍ１全体に予熱用電子ビームＬ２を照射して、金属粉末Ｍ１を予熱する。また、第２の電子銃９は、第２の電子ビーム制御部１２に接続されている。第２の電子ビーム制御部１２は、第２の電子銃９から出射される予熱用電子ビームＬ２の出力値及び照射する位置を決定する。そして、第２の電子ビーム制御部１２は、決定した情報を第２の電子銃９に出力し、第２の電子銃９を駆動させる。
【００２８】
第２の電子銃９は、ステージ４の一面に敷き詰められた金属粉末Ｍ１で形成された平面（以下、「試料面」という）に対して略垂直に予熱用電子ビームＬ２を照射してもよく、あるいは試料面の平面に対して傾斜した角度で予熱用電子ビームＬ２を照射してもよい。予熱用電子ビームＬ２を傾斜させて照射することで、試料面に形成される予熱用電子ビームＬ２の照射スポットの径を略垂直から照射した場合と比べて大きくすることができる。これにより、予熱用電子ビームＬ２を試料面全体に素早く照射することができる。
【００２９】
１−２．３次元積層造形装置の動作
次に、図１及び図２を参照して上述した構成を有する３次元積層造形装置１の動作について説明する。
図２は、本例の３次元積層造形装置１の動作の要部を模式的に示す説明図である。
【００３０】
まず、図１に示すように、駆動機構５により、造形枠３の上面より鉛直方向にΔＺ分下がった位置にステージ４を配置する。このΔＺが、その後に敷き詰められる金属粉末Ｍ１の鉛直方向の層厚に相当する。次に、粉体供給部７により厚さΔＺ分の金属粉末Ｍ１をステージ４の一面に敷き詰める。
【００３１】
次に、金属粉末Ｍ１に対して第１の電子銃８から溶融用電子ビームＬ１と、第２の電子銃９から予熱用電子ビームＬ２を出射する。第２の電子銃９は、予熱用電子ビームＬ２を試料面全体に照射する。そして、予熱用電子ビームＬ２が照射された金属粉末Ｍ１は、予熱用電子ビームＬ２によりその温度が上昇する。その結果、試料面全体が予熱される。
【００３２】
また、第１の電子銃８は、予め準備された設計上の造形物（３次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）データにより表された造形物）をΔＺ間隔でスライスした２次元形状に従い、金属粉末Ｍ１に対して溶融用電子ビームＬ１を出射する。第１の電子銃８から出射された溶融用電子ビームＬ１により、その２次元形状に対応する領域の金属粉末Ｍ１が溶融する。
【００３３】
具体的には、図２に示すように、溶融用電子ビームＬ１が試料面の領域Ａ１に照射されている間に、第２の電子銃９は、領域Ａ１から離れた領域Ｂ１に予熱用電子ビームＬ２を照射する。そして、領域Ａ１では、溶融用電子ビームＬ１のエネルギーが熱に変換されて金属粉末Ｍ１の温度が上昇し、金属粉末Ｍ１が溶融し、溶融粉末Ｍ３となる。また、領域Ｂ１では、予熱用電子ビームＬ２のエネルギーが熱に変換されて金属粉末Ｍ１の温度が上昇し、表面の一部が溶融した予熱粉末Ｍ２となる。
【００３４】
これにより、領域Ａ１と領域Ｂ１との温度差を軽減することができ、試料面全体の温度を略均一にすることができる。これにより、試料面の温度差によって生じる熱ひずみの発生を抑制することができる。
【００３５】
さらに、予熱用電子ビームＬ２によって予め金属粉末Ｍ１の温度を上昇させることで、溶融用電子ビームＬ１により金属粉末Ｍ１を溶融させる速度を早めることができると共に、第１の電子銃８から出射される溶融用電子ビームＬ１の出力を抑えることもできる。
【００３６】
また、本例の３次元積層造形装置１は、溶融用電子ビームＬ１を出射する第１の電子銃８と、予熱用電子ビームＬ２を出射する第２の電子銃９を別々に設け、それぞれ第１の電子ビーム制御部１１と第２の電子ビーム制御部１２で独立して制御している。これにより、同時に試料面の異なる領域Ａ１，Ｂ１に溶融用電子ビームＬ１と予熱用電子ビームＬ２を照射することができる。金属粉末Ｍ１の予熱工程と、溶融工程を同時に行うことができるため、造形処理の時間の短縮を図ることができる。
【００３７】
次に、溶融した金属粉末Ｍ１は、材料に応じた所定時間が経過すると凝固する。１層分の金属粉末Ｍ１が溶融及び凝固した後、駆動機構５によりステージ４をΔＺ分下げる。このステージ４のＺ方向への動きは、シール部材１４が造形枠３のピット３ａの内面を滑ることにより実現される。
【００３８】
次に、再び粉体供給部７によって、ΔＺ分の金属粉末Ｍ１を直前に敷き詰められた層（下層）の上に敷き詰める。そして、第２の電子銃９から出射される予熱用電子ビームＬ２によりその層に相当する試料面全体を予熱すると共に、第１の電子銃８から出射される溶融用電子ビームＬ１により、その層に相当する２次元形状に対応する領域の金属粉末Ｍ１を溶融及び凝固させる。この一連の処理を繰り返して、溶融及び凝固した金属粉末Ｍ１の層を積み重ねることにより造形物Ｐ１を構築する。これにより、本例の３次元積層造形装置１の動作が完了する。
【００３９】
なお、本例の３次元積層造形装置１では、試料面の温度を２次元的に計測する温度測定器を設けてもよい。この場合、第２の電子ビーム制御部１２は、温度測定器が測定した試料面の温度に基づいて、試料面の温度が均一になるように第２の電子銃９を制御する。これにより、試料面の温度をより正確に均一にすることができる。
【００４０】
２．第２の実施の形態例
次に、図３〜図５を参照して本発明の３次元積層造形装置の第２の実施の形態例について説明する。
図３は、３次元積層造形装置を模式的に示す説明図である。
【００４１】
この第２の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置２１が、第１の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置１と異なる点は、第３の電子銃２２及び第３の電子ビーム制御部２３を設けた点である。そのため、ここでは、第３の電子銃２２及び第３の電子ビーム制御部２３について説明し、第１の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置１と共通する部分に同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００４２】
図３に示すように、３次元積層造形装置２１は、真空容器２の鉛直方向の上部に、第１の電子銃８及び第２の電子銃９と、さらに第３の電子銃２２を設けている。また、３次元積層造形装置２１は、第３の電子銃２２を制御する第３の電子ビーム制御部２３を有している。
【００４３】
第３の電子銃２２は、試料面の平面に対して所定の角度θ１で傾斜させて帯電中和用電子ビームＬ３を照射する。なお、帯電中和用電子ビームＬ３を傾斜させる角度θ１は、例えば、試料面の平面から略４５度以内に設定される。第３の電子銃２２から出射される帯電中和用電子ビームＬ３の出力は、第２の電子銃９から出射される予熱用電子ビームＬ２よりも低い値に設定される。
【００４４】
図４は、帯電中和用電子ビームＬ３が照射された状態を模式的に示す説明図である。
図４に示すように、第３の電子銃２２は、第１の電子銃８から出射される溶融用電子ビームＬ１の照射位置Ｑ１と同じ照射位置Ｑ１に帯電中和用電子ビームＬ３を照射する。また、帯電中和用電子ビームＬ３は、試料面に対して傾斜して照射される。そのため、溶融用電子ビームＬ１の照射スポットの径よりも帯電中和用電子ビームＬ３の照射スポットの径を大きくすることができる。
【００４５】
そして、溶融用電子ビームＬ１の照射スポットは、帯電中和用電子ビームＬ３の照射スポットに内包されながら、互いに同期して、所定の金属粉末Ｍ１上を走査する。
【００４６】
次に、図５を参照して第２の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置２１の効果について説明する。
図５Ａ〜図５Ｃは、溶融用電子ビームＬ１及び／又は帯電中和用電子ビームＬ３が金属粉末Ｍ１に照射された際の電子の状態を模式的に示す説明図である。
【００４７】
図５Ａに示すように、試料面に対して略垂直に溶融用電子ビームＬ１が照射された場合、照射された電子のほとんどは、試料面の内部に侵入し、敷き詰められた金属粉末Ｍ１よりも下層の試料内部に拡散される。また、一部の電子は、金属粉末Ｍ１に留まる。そして、金属粉末Ｍ１が絶縁体の場合、金属粉末Ｍ１は、溶融用電子ビームＬ１により負に帯電する。また、金属粉末Ｍ１が導電体の場合でも、接地面積が小さく、さらに溶融用電子ビームＬ１の電流量が大きいため、絶縁体の場合と同様に、負に帯電する。そのため、負に帯電した金属粉末Ｍ１が互いに反発し、金属粉末Ｍ１が飛散するおそれがあった。
【００４８】
これに対し、図５Ｂに示すように、帯電中和用電子ビームＬ３は、試料面に対して角度θ１で傾斜して照射される。このとき、帯電中和用電子ビームＬ３は、試料面に対して垂直に照射された溶融用電子ビームＬ１よりも試料面の内部への侵入深さが浅くなる。さらに、上述したように、略垂直に電子ビームを照射した場合に比べて、試料面に形成される照射スポットの径が大きくなる。そのため、金属粉末Ｍ１から放出される二次電子の領域を広くすることができる。その結果、試料面からは、入射した電子量以上の二次電子が放出される。さらに、金属粉末Ｍ１は、一時的に正に帯電するが、放出された二次電子により速やかに中和される。
【００４９】
次に、図５Ｃを参照して、溶融用電子ビームＬ１と帯電中和用電子ビームＬ３を同じ照射位置に照射した場合について説明する。
図５Ｃに示すように、金属粉末Ｍ１は、試料面に対して略垂直に照射される溶融用電子ビームＬ１により負に帯電する。しかしながら、試料面に対して斜めから照射される帯電中和用電子ビームＬ３により、金属粉末Ｍ１から二次電子が放出される。そして、金属粉末Ｍ１の帯電量に応じて放出された二次電子が再配分される。これより、負に帯電した金属粉末Ｍ１の帯電を除去することができ、金属粉末Ｍ１を中和することができる。その結果、金属粉末Ｍ１が負に帯電することで金属粉末Ｍ１が飛散することを防ぐことができる。
【００５０】
その他の構成は、第１の実施の形態にかかる３次元積層造形装置１と同様であるため、それらの説明は省略する。このような構成を有する３次元積層造形装置２１によっても、上述した第１の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５１】
３．第３の実施の形態例
次に、図６を参照して本発明の３次元積層造形装置の第３の実施の形態例について説明する。
図６は、３次元積層造形装置を模式的に示す説明図である。
【００５２】
この第３の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置３１が、第１の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置１と異なる点は、第２の電子銃及び第２の電子ビーム制御部が帯電中和機能を有している点である。そのため、ここでは、第２の電子銃３２及び第２の電子ビーム制御部３３について説明し、第１の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置１と共通する部分に同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００５３】
図５に示すように、３次元積層造形装置３１は、真空容器２の鉛直方向の上部に、第１の電子銃８と、第２の電子銃３２を設けている。また、３次元積層造形装置３１は、第２の電子銃３２を制御する予熱及び第２の電子ビーム制御部３３を有している。
【００５４】
第２の電子銃３２は、試料面の平面に対して所定の角度θ１で傾斜させて予熱用電子ビームＬ２又は帯電中和用電子ビームＬ３を照射する。
【００５５】
金属粉末Ｍ１を予熱する場合、第２の電子ビーム制御部３３は、第２の電子銃３２を制御して、予熱用電子ビームＬ２を出射させる。この場合、予熱用電子ビームＬ２は、第１の電子銃８から出射された溶融用電子ビームＬ１の照射位置と異なる照射位置に照射される。これにより、金属粉末Ｍ１の予熱が行われる。
【００５６】
また、金属粉末Ｍ１を帯電中和する場合、第２の電子ビーム制御部３３は、第２の電子銃３２を制御して、予熱用電子ビームＬ２の出力よりも低い出力の帯電中和用電子ビームＬ３を出射させる。この場合、帯電中和用電子ビームＬ３は、第１の電子銃８から出射された溶融用電子ビームＬ１の照射位置と同じ照射位置に照射される。これにより、金属粉末Ｍ１を溶融させる際に、金属粉末Ｍ１の帯電中和が行われる。
【００５７】
第２の電子銃３２から予熱用電子ビームＬ２を出射する際に、予熱用電子ビームＬ２の出力は、例えば６０ｋＶに設定され、第２の電子銃３２から帯電中和用電子ビームＬ３を出射する際、帯電中和用電子ビームＬ３の出力は、例えば１ｋＶに設定される。
【００５８】
その他の構成は、第１の実施の形態にかかる３次元積層造形装置１と同様であるため、それらの説明は省略する。このような構成を有する３次元積層造形装置３１によっても、上述した第１の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５９】
なお、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１，２１，３１…３次元積層造形装置、  ２…真空容器、  ３…造形枠、  ４…ステージ、  ７…粉体供給部、  ８…第１の電子銃、  ９，３２…第２の電子銃、  １１…第１の電子ビーム制御部、  １２，３３…第２の電子ビーム制御部、  ２２…第３の電子銃、  ２３…第３の電子ビーム制御部、  Ｌ１…溶融用電子ビーム、  Ｌ２…予熱用電子ビーム、  Ｌ３…帯電中和用電子ビーム、  Ａ１，Ｂ１…領域、  Ｍ１…金属粉末、  Ｐ１…造形物、  Ｑ１…照射位置
【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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