(57)【要約】  本発明は、（ｉ）粉末層の所定箇所に光ビームを照射して当該所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成する工程、および（ｉｉ）得られた固化層の上に新たな粉末層を形成し、当該新たな粉末層の所定箇所に光ビームを照射して更なる固化層を形成する工程により粉末層および固化層を交互に繰り返して積層させることで三次元形状造形物を製造する方法に関する。本発明では、光ビームとして、粉末層の所定箇所および当該所定箇所の下方に位置する固化層を溶融可能な照射エネルギー密度を有する主ビーム、および当該所定箇所のみを溶融可能な照射エネルギー密度を有する副ビームを用い、および主ビームよりも先行して副ビームを当該所定箇所に照射する。
2018092841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）粉末層の所定箇所に光ビームを照射して該所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成する工程、および
（ｉｉ）得られた固化層の上に新たな粉末層を形成し、該新たな粉末層の所定箇所に光ビームを照射して更なる固化層を形成する工程
により粉末層および固化層を交互に繰り返して積層させることで三次元形状造形物を製造する方法であって、
前記光ビームとして、前記粉末層の前記所定箇所および該所定箇所の下方に位置する前記固化層を溶融可能な照射エネルギー密度を有する主ビーム、および該所定箇所のみを溶融可能な照射エネルギー密度を有する副ビームを用い、および
前記主ビームよりも先行して前記副ビームを前記所定箇所に照射する、三次元形状造形物の製造方法。
【請求項２】
前記主ビームが前記副ビームと比べて相対的に大きい照射エネルギー密度を有し、および前記副ビームが前記主ビームと比べて相対的に小さい照射エネルギー密度を有する、請求項１に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項３】
前記主ビームの照射に先立って、前記副ビームの照射によって前記所定箇所の前記粉末のみを予め溶融させる、請求項１又は２に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項４】
前記主ビームの走査中央ラインを挟んで相互に対向する複数の位置に前記副ビームを照射する、請求項１〜３のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項５】
前記固化層の輪郭となる仮想輪郭を基点として前記主ビームの走査中央ラインよりも遠位側の位置に前記副ビームを照射する、請求項１〜３のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項６】
前記副ビームを前記所定箇所に対して間欠的に照射する、請求項１〜５のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項７】
前記所定箇所において前記主ビームと前記副ビームとを互いに接触させる、請求項１〜６のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元形状造形物の製造方法に関する。より詳細には、本発明は、粉末層への光ビーム照射によって固化層を形成する三次元形状造形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ビームを粉末材料に照射することを通じて三次元形状造形物を製造する方法（一般的には「粉末床溶融結合法」と称される）は、従来より知られている。かかる方法は、以下の工程（ｉ）および（ｉｉ）に基づいて粉末層形成と固化層形成とを交互に繰り返し実施して三次元形状造形物を製造する。
（ｉ）粉末層の所定箇所に光ビームを照射し、かかる所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成する工程。
（ｉｉ）得られた固化層の上に新たな粉末層を形成し、同様に光ビームを照射して更なる固化層を形成する工程。【０００３】
このような製造技術に従えば、複雑な三次元形状造形物を短時間で製造することが可能となる。粉末材料として無機質の金属粉末を用いる場合、得られる三次元形状造形物を金型として使用することができる。一方、粉末材料として有機質の樹脂粉末を用いる場合、得られる三次元形状造形物を各種モデルとして使用することができる。【０００４】
粉末材料として金属粉末を用い、それによって得られる三次元形状造形物を金型として使用する場合を例にとる。図９に示すように、まず、スキージング・ブレード２３を動かして造形プレート２１上に所定厚みの粉末層２２を形成する（図９（ａ）参照）。次いで、粉末層２２の所定箇所に光ビームＬを照射して粉末層２２から固化層２４を形成する（図９（ｂ）参照）。引き続いて、得られた固化層の上に新たな粉末層を形成して再度光ビームを照射して新たな固化層を形成する。このようにして粉末層形成と固化層形成とを交互に繰り返し実施すると固化層２４が積層することになり（図９（ｃ）参照）、最終的には積層化した固化層２４から成る三次元形状造形物を得ることができる。最下層として形成される固化層２４は造形プレート２１と結合した状態になるので、三次元形状造形物と造形プレート２１とは一体化物を成すことになり、その一体化物を金型として使用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−６９５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者らは、粉末層の所定箇所に光ビームを照射して固化層を形成する際において以下の問題が生じ得ることを見出した。具体的には、図７および図８に示すように、粉末層２２’の所定箇所に光ビームＬ’を照射するに際して、光ビームＬ’が照射される被照射領域５０’の周囲に位置する粉末１９’が当該被照射領域５０’へと移動する現象が生じ得る。被照射領域５０’の周囲に位置する粉末１９’が被照射領域５０’へと移動すると、被照射領域５０’に位置する粉末１９’が相対的に増加し、それに起因して母材（既に形成した固化層２４’に相当）にまで光ビームＬ’の照射熱エネルギーを好適に供することができなくなる。そのため、被照射領域５０’内の粉末１９’に加えて母材を好適な溶融状態にすることができず、その結果として所望の新たな固化部２４ａ’（新たな固化層２４’の構成要素）を形成できない虞がある。つまり、高精度な三次元形状造形物を最終的に得ることができない虞がある。【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みて為されたものである。すなわち、本発明の目的は、光ビームが照射される被照射領域の周囲に位置する粉末の被照射領域への移動を抑制することが可能な三次元形状造形物の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態では、
（ｉ）粉末層の所定箇所に光ビームを照射して該所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成する工程、および
（ｉｉ）得られた固化層の上に新たな粉末層を形成し、該新たな粉末層の所定箇所に光ビームを照射して更なる固化層を形成する工程
により粉末層および固化層を交互に繰り返して積層させることで三次元形状造形物を製造する方法であって、
前記光ビームとして、前記粉末層の前記所定箇所および該所定箇所の下方に位置する前記固化層を溶融可能な照射エネルギー密度を有する主ビーム、および該所定箇所のみを溶融可能な照射エネルギー密度を有する副ビームを用い、および
前記主ビームよりも先行して前記副ビームを前記所定箇所に照射する、三次元形状造形物の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法によれば、光ビームが照射される被照射領域の周囲に位置する粉末の被照射領域への移動を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る製造方法を模式的に示した斜視図
【図２Ａ】相互に対向する副ビームを用いる態様を模式的に示した斜視図
【図２Ｂ】相互に対向する副ビームを用いる態様を模式的に示した断面図
【図２Ｃ】相互に対向する副ビームの照射後の態様を模式的に示した断面図
【図２Ｄ】相互に対向する副ビームの照射後の主ビームの照射態様を模式的に示した断面図
【図２Ｅ】新たな固化部（新たな固化層の構成要素）の形成態様を模式的に示した断面図
【図３Ａ】本発明の一態様に係る固化層輪郭の形成態様を模式的に示した図
【図３Ｂ】従来の固化層輪郭の形成態様を模式的に示した図
【図４Ａ】粉末層の所定箇所に副ビームを間欠的に照射する態様を模式的に示した斜視図
【図４Ｂ】粉末層の所定箇所に主ビームおよび副ビームを間欠的に照射する態様を模式的に示した斜視図
【図５Ａ】粉末層の所定箇所において主ビームと副ビームとを互いに接触させる態様を模式的に示した平面図
【図５Ｂ】粉末層の所定箇所において主ビームと副ビームとを互いに接触させる別態様を模式的に示した平面図
【図６Ａ】主ビームおよび副ビームの照射態様を模式的に示した断面図
【図６Ｂ】主ビームおよび副ビームの別の照射態様を模式的に示した断面図
【図６Ｃ】主ビームおよび副ビームの更に別の照射態様を模式的に示した断面図
【図７】本願発明者らが見出した技術的課題を模式的に示した斜視図
【図８】本願発明者らが見出した技術的課題を模式的に示した断面図
【図９】粉末床溶融結合法が実施される光造形複合加工のプロセス態様を模式的に示した断面図（図９（ａ）：粉末層形成時、図９（ｂ）：固化層形成時、図９（ｃ）：積層途中）
【図１０】光造形複合加工機の構成を模式的に示した斜視図
【図１１】光造形複合加工機の一般的な動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、図面を参照して本発明の一実施形態をより詳細に説明する。図面における各種要素の形態および寸法は、あくまでも例示にすぎず、実際の形態および寸法を反映するものではない。
【００１２】
本明細書において「粉末層」とは、例えば「金属粉末から成る金属粉末層」または「樹脂粉末から成る樹脂粉末層」を意味している。また「粉末層の所定箇所」とは、製造される三次元形状造形物の領域を実質的に指している。従って、かかる所定箇所に存在する粉末に対して光ビームを照射することによって、その粉末が焼結又は溶融固化して三次元形状造形物を構成することになる。更に「固化層」とは、粉末層が金属粉末層である場合には「焼結層」を意味し、粉末層が樹脂粉末層である場合には「硬化層」を意味している。
【００１３】
また、本明細書で直接的または間接的に説明される“上下”の方向は、例えば造形プレートと三次元形状造形物との位置関係に基づく方向であって、造形プレートを基準にして三次元形状造形物が製造される側を「上方向」とし、その反対側を「下方向」とする。
【００１４】
［粉末床溶融結合法］
まず、本発明の製造方法の前提となる粉末床溶融結合法について説明する。特に粉末床溶融結合法において三次元形状造形物の切削処理を付加的に行う光造形複合加工を例として挙げる。図９は、光造形複合加工のプロセス態様を模式的に示しており、図１０および図１１は、粉末床溶融結合法と切削処理とを実施できる光造形複合加工機の主たる構成および動作のフローチャートをそれぞれ示している。
【００１５】
光造形複合加工機１は、図１０に示すように、粉末層形成手段２、光ビーム照射手段３および切削手段４を備えている。
【００１６】
粉末層形成手段２は、金属粉末または樹脂粉末などの粉末を所定厚みで敷くことによって粉末層を形成するための手段である。光ビーム照射手段３は、粉末層の所定箇所に光ビームＬを照射するための手段である。切削手段４は、積層化した固化層の表面、すなわち、三次元形状造形物の表面を削るための手段である。
【００１７】
粉末層形成手段２は、図９に示すように、粉末テーブル２５、スキージング・ブレード２３、造形テーブル２０および造形プレート２１を主に有して成る。粉末テーブル２５は、外周が壁２６で囲まれた粉末材料タンク２８内にて上下に昇降できるテーブルである。スキージング・ブレード２３は、粉末テーブル２５上の粉末１９を造形テーブル２０上へと供して粉末層２２を得るべく水平方向に移動できるブレードである。造形テーブル２０は、外周が壁２７で囲まれた造形タンク２９内にて上下に昇降できるテーブルである。そして、造形プレート２１は、造形テーブル２０上に配され、三次元形状造形物の土台となるプレートである。
【００１８】
光ビーム照射手段３は、図１０に示すように、光ビーム発振器３０およびガルバノミラー３１を主に有して成る。光ビーム発振器３０は、光ビームＬを発する機器である。ガルバノミラー３１は、発せられた光ビームＬを粉末層２２にスキャニングする手段、すなわち、光ビームＬの走査手段である。
【００１９】
切削手段４は、図１０に示すように、エンドミル４０および駆動機構４１を主に有して成る。エンドミル４０は、積層化した固化層の表面、すなわち、三次元形状造形物の表面を削るための切削工具である。駆動機構４１は、エンドミル４０を所望の切削すべき箇所へと移動させる手段である。
【００２０】
光造形複合加工機１の動作について詳述する。光造形複合加工機１の動作は、図１１のフローチャートに示すように、粉末層形成ステップ（Ｓ１）、固化層形成ステップ（Ｓ２）および切削ステップ（Ｓ３）から構成されている。粉末層形成ステップ（Ｓ１）は、粉末層２２を形成するためのステップである。かかる粉末層形成ステップ（Ｓ１）では、まず造形テーブル２０をΔｔ下げ（Ｓ１１）、造形プレート２１の上面と造形タンク２９の上端面とのレベル差がΔｔとなるようにする。次いで、粉末テーブル２５をΔｔ上げた後、図９（ａ）に示すようにスキージング・ブレード２３を粉末材料タンク２８から造形タンク２９に向かって水平方向に移動させる。これによって、粉末テーブル２５に配されていた粉末１９を造形プレート２１上へと移送させることができ（Ｓ１２）、粉末層２２の形成が行われる（Ｓ１３）。粉末層２２を形成するための粉末材料としては、例えば「平均粒径５μｍ〜１００μｍ程度の金属粉末」および「平均粒径３０μｍ〜１００μｍ程度のナイロン、ポリプロピレンまたはＡＢＳ等の樹脂粉末」を挙げることができる。粉末層２２が形成されたら、固化層形成ステップ（Ｓ２）へと移行する。固化層形成ステップ（Ｓ２）は、光ビーム照射によって固化層２４を形成するステップである。かかる固化層形成ステップ（Ｓ２）においては、光ビーム発振器３０から光ビームＬを発し（Ｓ２１）、ガルバノミラー３１によって粉末層２２上の所定箇所へと光ビームＬをスキャニングする（Ｓ２２）。これによって、粉末層２２の所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させ、図９（ｂ）に示すように固化層２４を形成する（Ｓ２３）。光ビームＬとしては、炭酸ガスレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、ファイバレーザまたは紫外線などを用いてよい。
【００２１】
粉末層形成ステップ（Ｓ１）および固化層形成ステップ（Ｓ２）は、交互に繰り返して実施する。これにより、図９（ｃ）に示すように複数の固化層２４が積層化する。
【００２２】
積層化した固化層２４が所定厚みに達すると（Ｓ２４）、切削ステップ（Ｓ３）へと移行する。切削ステップ（Ｓ３）は、積層化した固化層２４の表面、すなわち、三次元形状造形物の表面を削るためのステップである。エンドミル４０（図９（ｃ）および図１０参照）を駆動させることによって切削ステップが開始される（Ｓ３１）。例えば、エンドミル４０が３ｍｍの有効刃長さを有する場合、三次元形状造形物の高さ方向に沿って３ｍｍの切削処理を行うことができるので、Δｔが０．０５ｍｍであれば６０層分の固化層２４が積層した時点でエンドミル４０を駆動させる。具体的には駆動機構４１によってエンドミル４０を移動させながら、積層化した固化層２４の表面を切削処理に付すことになる（Ｓ３２）。このような切削ステップ（Ｓ３）の最終では、所望の三次元形状造形物が得られているか否かを判断する（Ｓ３３）。所望の三次元形状造形物が依然得られていない場合では、粉末層形成ステップ（Ｓ１）へと戻る。以降、粉末層形成ステップ（Ｓ１）〜切削ステップ（Ｓ３）を繰り返し実施して更なる固化層の積層化および切削処理を実施することによって、最終的に所望の三次元形状造形物が得られる。
【００２３】
［本発明の製造方法］
本発明の一実施形態に係る製造方法は、上述の粉末床溶融結合法の中でも、粉末層の所定箇所に対する光ビームの照射態様に特徴を有している。
【００２４】
（本発明の技術的思想）
本発明は、粉末層の所定箇所に対して少なくとも２つの光ビームを照射するという技術的思想を有する。具体的には、本発明は、粉末層の所定箇所に対して主ビームおよび少なくとも１つの副ビームを照射するという技術的思想を有する。より具体的には、本発明では、（ｉ）光ビームとして、粉末層の所定箇所および当該所定箇所の下方に位置する固化層を溶融可能な照射エネルギー密度を有する主ビーム、および当該所定箇所のみを溶融可能な照射エネルギー密度を有する副ビームを用いる。更に、これに加えて、本発明の一実施形態では、（ｉｉ）主ビームよりも先行して副ビームを新たな粉末層の所定箇所に照射する。
【００２５】
本明細書でいう「主ビーム」とは、広義には粉末層の所定箇所を照射して、当該所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させるという光ビームの主たる機能を有するものを指し、狭義には新たな粉末層の所定箇所の下方に位置する固化層まで溶融可能な程度の照射エネルギー密度を有するものを指す。一方、本明細書でいう「副ビーム」とは、広義には主ビームを補助する役割を担うものを指し、狭義には新たな粉末層の所定箇所のみを溶融可能な程度であって、当該所定箇所の下方に位置する固化層を溶融しない程度の照射エネルギー密度を有するものを指す。本明細書でいう「主ビームを照射するに先立って副ビームを照射する」とは、粉末層の所定箇所に副ビームを時間的に先に照射し、次いで主ビームを照射することを実質的に指す。
【００２６】
本発明の一実施形態に係る製造方法では、上述のように粉末層２２の所定箇所に対して主ビームＬ２を照射するに先立って副ビームＬ１を照射する（図１参照）。副ビームＬ１が粉末層２２の所定箇所に照射されると、副ビーム被照射領域５０Ａ１が溶融状態となる。なお、上述のように、副ビームＬ１は、副ビーム被照射領域５０Ａ１となる粉末層２２の所定箇所のみを溶融させる。すなわち、副ビームＬ１は、当該所定箇所の下方に位置する母材となる固化層２４までは溶融しないことを確認的に述べておく。副ビーム被照射領域５０Ａ１が溶融状態となると、それに起因して副ビーム被照射領域５０Ａ１周縁の粉末１９も副ビーム被照射領域５０Ａ１側へと引き寄せられる。これにより、副ビーム被照射領域５０Ａ１では、当該被照射領域５０Ａ１に位置する粉末１９と前述の引き寄せられた粉末１９とが一体となって、粉末１９よりも相対的に径寸法の大きい“ボール状一体化物１０”が形成され得る。ボール状一体化物１０が形成されると、当該「一体化物１０」と「副ビーム被照射領域５０Ａ１側へと引き寄せられなかった粉末１９」との間に空隙（隙間）を実質的に形成することができる。かかる空隙の形成状態で、主ビームＬ２を後刻に照射すると、当該空隙の存在に起因して、主ビームＬ２が照射される主ビーム被照射領域５０Ｂ１への粉末１９の移動が抑制され得る。具体的には、当該空隙の存在に起因して、主ビームＬ２が照射される主ビーム被照射領域５０Ｂ１への「副ビーム被照射領域５０Ａ１側へと引き寄せられなかった部分の粉末１９」の移動が抑制され得る。つまり、本発明の一実施形態では、副ビームＬ１は主ビームＬ２が照射される主ビーム被照射領域５０Ｂ１への粉末１９の移動を抑制するビームとして機能し得る。
【００２７】
以上により、本発明では、（１）主ビームＬ２が照射される主ビーム被照射領域５０Ｂ１に位置する粉末１９の増大が抑制される。又、ボール状一体化物１０の形成状態では、ボール状一体化物１０の非形成状態（すなわち粉末層形成状態）と比べて、ボール状一体化物１０同士の間にも微小な隙間が形成され得る。そのため、（２）母材となる下部領域に位置する固化層を局所的に露出させることが可能となる。その結果、母材となる固化層にまで主ビームＬ２の照射熱エネルギーを好適に供することが可能となる。これにより、主ビーム被照射領域５０Ｂ１内の粉末１９と母材とを好適な溶融状態にすることができる。それ故、所望の新たな固化部（新たな固化層の構成要素）を形成することができ、高精度な三次元形状造形物を最終的に得ることができる。
【００２８】
主ビーム被照射領域５０Ｂ１への粉末１９の移動が抑制されると、以下の効果も奏され得る。具体的には、主ビーム被照射領域５０Ｂ１に位置する粉末１９が主ビームＬ２により溶融され溶融部が形成されている場合に、かかる溶融部が相対的に高温であることに起因して、主ビーム被照射領域５０Ｂ１へと移動する粉末１９が溶融し、その溶融物が溶融部内に取り込まれることなく主ビーム被照射領域５０Ｂ１の周囲に飛散することを抑制することができ得る。粉末１９の溶融物が主ビーム被照射領域５０Ｂ１の周囲に、例えば既に形成した固化層上に飛散すると、後刻に新たな粉末層を好適に敷くことができないところ、本発明の一実施形態では粉末１９の溶融物の当該周囲への飛散が抑制され得るため、後刻に新たな粉末層を好適に敷くことができ得る。その結果、所望の新たな固化部（新たな固化層の構成要素）を形成することができ、高精度な三次元形状造形物を最終的に得ることができる。
【００２９】
主ビーム被照射領域５０Ｂ１への粉末１９の移動が抑制され得ると、以下の効果も更に奏され得る。具体的には、粉末層の所定箇所にビームを照射する際、当該所定箇所の粉末が溶融しその後固化することに起因して収縮応力が生じ得る。かかる収縮応力の発生は最終的に得られる三次元形状造形物の反り変形につながり得る。これにつき、本発明の一実施形態では、主ビーム被照射領域５０Ｂ１への粉末１９の移動が抑制され得るため、主ビーム被照射領域５０Ｂ１に位置する粉末１９の増大が抑制され得る。かかる主ビーム被照射領域５０Ｂ１に位置する粉末１９の増大抑制は、必要以上の溶融部の形成抑制につながり得る。これにより、溶融部が必要以上に形成されないため、後刻の冷却固化に起因する必要以上の収縮応力の発生を減じることができ得る。従って、かかる必要以上の収縮応力の発生低減により、最終的に得られる三次元形状造形物の反り変形を抑制することができ得る。つまり、高精度な三次元形状造形物を最終的に得ることができ得る。
【００３０】
なお、本発明の一実施形態に係る製造方法は、下記態様をとり得る。
【００３１】
一態様では、主ビームが副ビームと比べて相対的に大きい照射エネルギー密度を有し、および副ビームが主ビームと比べて相対的に小さい照射エネルギー密度を有していてよい（図２Ａ参照）。
【００３２】
具体的には、主ビームの照射エネルギー密度（Ｊ／ｍｍ２）に対する副ビームの照射エネルギー密度（Ｊ／ｍｍ２）の比率α（％）は、特に限定されるものではないが１＜α＜１００であってよく、好ましくは１０＜α＜６０であり、更に好ましくは２０＜α＜５０であり得る。また、これに起因して、粉末層の所定箇所に主ビームにより照射される主ビーム被照射領域の面積に対する粉末層の所定箇所に副ビームにより照射される副ビーム被照射領域の面積の比率β（％）は、特に限定されるものではないが１＜β＜１００であってよく、好ましくは２０＜β＜８０であり、更に好ましく３０＜β＜５０であり得る。
【００３３】
主ビームＬ２の照射エネルギー密度が相対的に大きいと、母材となる固化層にまで主ビームＬ２の照射熱エネルギーをより好適に供することが可能となる。そのため、主ビーム被照射領域５０Ｂ２内の粉末１９と母材とをより好適な溶融状態にすることができる。一方、副ビームＬ１の照射エネルギー密度が相対的に小さいと、粉末層２２の所定箇所のみを溶融させる一方、母材となる固化層まで溶融させない状態を好適に確保することができる。母材となる固化層まで溶融されない状態を確保可能となるため、「副ビーム被照射領域５０Ａ２に位置する粉末１９」と「副ビーム被照射領域５０Ａ２周縁に位置する当該領域５０Ａ２へと引き寄せられた粉末１９」とが一体となって、粉末１９よりも相対的に径寸法の大きい“ボール状一体化物１０”をより好適に形成することが可能なる。そのため、当該「一体化物１０」と「副ビーム被照射領域５０Ａ２側へと引き寄せられなかった粉末１９」との間に空隙をより好適に形成することができる。
【００３４】
本態様では、粉末層の所定箇所に主ビームを照射して得られる部分（固化部）の固化密度は、主ビームが相対的に大きい照射エネルギー密度を有することに起因して相対的に高くなっている。一方、粉末層の所定箇所に副ビームを照射して得られる固化部分の固化密度は、副ビームが相対的に小さい照射エネルギー密度を有することに起因して相対的に低くなっている。従って、粉末層の所定箇所に副ビームを照射して得られる固化部分の固化密度は相対的に低いことに起因して、後刻に粉末層の所定箇所に主ビームを照射しても、当該副ビームを照射して得られる固化部分を好適に溶融させることができる。
【００３５】
なお、本態様では、主ビームが副ビームと比べて相対的に大きい照射エネルギー密度を有し、および副ビームが主ビームと比べて相対的に小さい照射エネルギー密度を有することを前提としている。しかしながら、光ビームの照射態様はこれに限定されない。「母材となる固化層への主ビームＬ２の照射熱エネルギーの好適な提供」実現のため（１）主ビーム被照射領域５０Ｂ１に位置する粉末１９の増大抑制および（２）母材となる下部領域に位置する固化層の局所的な露出が可能ならば、照射エネルギー密度が同一である主ビームおよび副ビームが用いられてよい。
【００３６】
この場合、単一の光ビームを用いて、上記副ビームの機能である「粉末層の所定箇所のみの溶融」の実施、次なる上記主ビームの機能である「粉末層の所定箇所および当該所定箇所の下方に位置する固化層の溶融」の実施を行うことが実質的に可能となる。つまり、単一の光ビームが主ビームの機能と副ビームの機能の両方を備えることが可能となる。これにより、光ビームによる照射効率を向上させることが可能となり得る。なお、単一の光ビームが当該両機能を備える場合、「粉末層の所定箇所のみの溶融」と「粉末層の所定箇所および当該所定箇所の下方に位置する固化層の溶融」とを好適に実現する観点から、照射エネルギー密度の絶対値が過度に大きい又は過度に小さいことは予め回避されることが好ましい。
【００３７】
一態様では、主ビームの走査中央ラインを挟んで相互に対向する複数の位置に副ビームを照射してよい。本明細書でいう「走査中央ライン」とは、主ビームの走査ラインの中央領域を実質的に指す。
【００３８】
本態様では、例えば、主ビームＬ２を照射するに先立って、走査中央ライン６０を挟んで相互に対向する２つの副ビームＬ１（第１副ビームＬ１１および第２副ビームＬ１２）を粉末層２２の所定箇所に照射する（図２Ａ参照）。走査中央ライン６０を挟んで第１副ビームＬ１１および第２副ビームＬ１２が相互に対向すると、第１副ビーム被照射領域５０Ａ２１および第２副ビーム被照射領域５０Ａ２２も走査中央ライン６０を挟んで相互に対向し得る（図２Ａ参照）。つまり、第１副ビーム被照射領域５０Ａ２１および第２副ビーム被照射領域５０Ａ２２は、走査中央ライン６０を挟んで相互に離隔するように形成され得る。なお、副ビームの数は２つに限定されず、相互に対向することを前提として３つ以上であってよい。特に限定されるものではないが、図２Ａおよび図２Ｂに示す態様では、相互に離隔する第１副ビームＬ１１および第２副ビームＬ１２を粉末層２２の所定箇所に照射する。
【００３９】
第１副ビームＬ１１および第２副ビームＬ１２が照射されると、第１副ビーム被照射領域５０Ａ２１および第２副ビーム被照射領域５０Ａ２２の周縁の粉末１９はそれぞれ、各副ビーム被照射領域が溶融状態となることに起因して各副ビーム被照射領域側へと引き寄せられる。以上の事から、各副ビーム被照射領域に位置する粉末１９と各副ビーム被照射領域側へと引き寄せられた周縁粉末１９とが一体となって、粉末１９よりも相対的に径寸法の大きい“ボール状一体化物１０”がそれぞれ形成される（図２Ｂ参照）。ボール状一体化物１０がそれぞれ形成されると、当該「一体化物１０」と「副ビーム被照射領域５０Ａ１側へと引き寄せられなかった粉末１９」との間に空隙１５Ａ１，１５Ａ２（隙間）をそれぞれ形成することができる（図２Ｃ参照）。
【００４０】
更に、上述のように、本態様では、第１副ビーム被照射領域５０Ａ２１および第２副ビーム被照射領域５０Ａ２２は、走査中央ライン６０を挟んで相互に離隔するように形成される。そのため、第１副ビーム被照射領域側に形成されたボール状一体化物１０と第２副ビーム被照射領域側に形成されたボール状一体化物１０との間にも空隙１５Ｂを形成することが可能となる（図２Ｃ参照）。つまり、第１副ビームＬ１１および第２副ビームＬ１２は主ビームＬ２の走査中央ライン６０付近への粉末１９の移動を抑制するビームとして機能し得る。
【００４１】
かかる２つの空隙１５Ａ１と空隙１５Ａ２の形成状態で、主ビームＬ２を後刻に照射すると、これら空隙の存在に起因して、主ビームＬ２が照射される主ビーム被照射領域５０Ｂ２への粉末１９の移動がより好適に抑制され得る（図２Ｄ参照）。具体的には、これら空隙の存在に起因して、主ビームＬ２が照射される主ビーム被照射領域５０Ｂ２への「各副ビーム被照射領域５０Ａ２側へと引き寄せられなかった部分の粉末１９」の移動がより好適に抑制され得る。つまり、主ビームＬ２が照射される主ビーム被照射領域５０Ｂ２に位置する粉末１９の増大がより好適に抑制される。
【００４２】
これに加えて、空隙１５Ｂの形成状態で主ビームＬ２を後刻に照射すると、当該空隙の存在に起因して、ボール状一体化物１０の非形成状態（すなわち粉末層形成状態）と比べて、第１副ビーム被照射領域側に形成されたボール状一体化物１０と第２副ビーム被照射領域側に形成されたボール状一体化物１０との間に、母材となる下部領域に位置する固化層を主ビーム６０の走査中央ライン６０に沿って露出させることが可能となる。そのため、母材となる固化層にまで主ビームＬ２の照射熱エネルギーをより好適に供することが可能となる。これにより、主ビーム被照射領域５０Ｂ１内の粉末１９と母材とをより好適な溶融状態にすることができる。その結果、所望の新たな固化部（新たな固化層の構成要素）を形成することができ、高精度な三次元形状造形物をより好適に最終的に得ることができる（図２Ｅ参照）。
【００４３】
一態様では、固化層の輪郭となる仮想輪郭を基点として主ビームの走査中央ラインよりも遠位側の位置に副ビームを照射してよい。本明細書でいう「固化層の輪郭となる仮想輪郭」とは、主ビームが照射される粉末層の所定箇所のうち後刻に形成される固化層の輪郭に対応する箇所を実質的に指す。
【００４４】
粉末床溶融結合法に従い、粉末層２２’の所定箇所にビームを照射して固化層２４’を形成する際、固化層２４’の輪郭２４ｂ’には相対的に大きな隆起固化部７０’が生じ得る（図３Ｂ参照）。特定の理論に拘束されるものではないが、母材（既に形成した固化層２４’に相当）が存在する部分と母材の無い部分との境界領域にビームが直接当たると、母材上の粉末と母材の無い部分にある粉末とが共に溶融し、表面張力により盛り上がることに起因して、当該隆起固化部７０’が固化層２４’の輪郭２４ｂ’に生じ得ると考えられる。また、本願発明者らが見出したように、光ビームが照射される被照射領域の周囲に位置する粉末は被照射領域へと移動し得るため、かかる境界領域付近の母材上では、相対的に粉末量が相対的に増加し得る状態となる。以上の事から、固化層２４’の輪郭２４ｂ’には相対的に大きな隆起固化部７０’が生じ得る。固化層２４’の輪郭２４ｂ’に相対的に大きな隆起固化部７０’が生じると、高精度な三次元形状造形物を最終的に得ることが困難となり得る。
【００４５】
そこで、本態様では、例えば図３Ａに示すように、固化層２４の輪郭２４ｂとなる仮想輪郭８０を基点として主ビームの走査中央ライン６０よりも遠位側の位置に１つの副ビームを照射する。副ビームの数は１つに限定されず、主ビームの走査中央ライン６０よりも遠位側の位置することを前提として２つ以上であってよい。図３Ａに示すように、仮想輪郭８０を基点として主ビームの走査中央ライン６０よりも遠位側に副ビームが位置付けられると、走査中央ライン６０よりも遠位側に実質的に形成され得る副ビーム被照射領域５０Ａ３に位置する粉末のみが予め溶融状態となり得る。
【００４６】
走査中央ライン６０よりも遠位側に実質的に形成され得る副ビーム被照射領域５０Ａ３に位置する粉末のみが予め溶融状態になると、それに起因して副ビーム被照射領域５０Ａ３の周囲の粉末１９が副ビーム被照射領域５０Ａ３へと意図的に移動され得る。この際、特に、走査中央ライン６０よりも近位側に位置する粉末１９も副ビーム被照射領域５０Ａ３側へと好適に移動され得るため、それに起因して走査中央ライン６０よりも近位側への粉末１９の移動が抑制され得る。つまり、粉末層２２の所定箇所への副ビームの照射により、主ビームの走査中央ライン６０と仮想輪郭８０との間の領域への粉末１９の移動が抑制され得る。この事からも、本態様では、副ビームは走査中央ライン６０と仮想輪郭８０との間の領域への粉末１９の移動を抑制するビームとして機能し得る。
【００４７】
走査中央ライン６０と仮想輪郭８０との間の領域への粉末１９の移動が抑制されると、それに起因して母材が存在する部分と母材の無い部分との境界領域に主ビームが直接当たるとしても、かかる境界領域付近の母材上の主ビーム被照射領域５０Ｂ３に位置する粉末１９の増大が抑制され得る。これにより、母材上の粉末１９と母材の無い部分にある粉末とが共に溶融し、表面張力により盛り上がることに起因して固化層２４の輪郭２４ｂに生じ得る隆起固化部７０の寸法サイズを相対的に減じることができ得る。従って、かかる相対的に小さな隆起固化部７０により、高精度な三次元形状造形物を最終的に得ることを容易にし得る。
【００４８】
一態様では、副ビームを粉末層の所定箇所に対して間欠的に照射してよい。本明細書でいう「間欠的に照射」とは、広義には、一定の時間的間隔を置いて、副ビームによる粉末層の所定箇所に対する照射を実施することを指す。
【００４９】
本態様では、例えば、図４Ａに示すように、主ビームＬ２を照射するに先立って、走査中央ライン６０を挟んで相互に対向する２つの副ビームＬ１（第１副ビームＬ１１および第２副ビームＬ１２）を粉末層２２の所定箇所に照射する（図４Ａ参照）。副ビームの数は２つに限定されず、１つであってもよいし、３つ以上であってよい。
【００５０】
図４Ａに示す態様では、相互に離隔する第１副ビームＬ１１および第２副ビームＬ１２を粉末層２２の所定箇所に間欠的に照射する。かかる第１副ビームＬ１１および第２副ビームＬ１２の間欠的な照射により、第１副ビームＬ１１および第２副ビームＬ１２により照射される第１副ビーム被照射領域５０Ａ４１および第２副ビーム被照射領域５０Ａ４２に位置する粉末を「必要時に」それぞれ予め溶融状態にし得る。
【００５１】
例えば、特に限定されるものではないが、主ビームが照射される主ビーム被照射領域への粉末の移動が十分に抑制できていないと判断した場合に、かかる間欠的な副ビームの照射を実施してよい。当該粉末層の所定箇所に対して第１副ビームＬ１１および第２副ビームＬ１２を照射すると、粉末層の所定箇所の粉末を必要時に予め溶融状態にし得る。つまり、本態様では、粉末層２２の所定箇所に対する第１副ビームＬ１１および第２副ビームＬ１２の照射を必要と判断した場合にのみ、かかる間欠的な照射を実施する点に特徴を有する。
【００５２】
図４Ａに示すように、粉末層の所定箇所の粉末を必要時に予め溶融状態にし得ると、それに起因して第１副ビーム被照射領域５０Ａ４１周囲の粉末１９が第１副ビーム被照射領域５０Ａ４１へと必要時に移動され、かつ第２副ビーム被照射領域５０Ａ４２周囲の粉末１９も第２副ビーム被照射領域５０Ａ４２へと必要時に移動され得る。これにより、相互に離隔するように形成され得る第１副ビーム被照射領域５０Ａ４１と第２副ビーム被照射領域５０Ａ４２との間への粉末１９の移動が必要時に抑制され得る。つまり、主ビームＬ２の走査中央ライン６０付近への粉末１９の移動が必要時に抑制され得る。
【００５３】
以上の事からも、本態様では、粉末層２２の所定箇所に対する第１副ビームＬ１１および第２副ビームＬ１２の照射を必要と判断した場合にのみ、かかる間欠的な照射を実施する。これにより、粉末層２２の所定箇所に副ビームを連続的に照射して、当該所定箇所の粉末を溶融状態にする場合と比べて、副ビームによる必要時のみの照射に起因して当該所定箇所の粉末の溶融状態の制御性を向上させることができ得る。
【００５４】
上記態様に限定されず、一態様では、粉末層の所定箇所に対して、照射エネルギー密度が変更制御された副ビームを照射してよい。本明細書でいう「照射エネルギー密度を変更制御する」とは、粉末層の所定箇所に照射する副ビームの照射エネルギー密度を時間的に異ならせることを実質的に指す。
【００５５】
本態様は、上記態様と比べて実質的に連続的な副ビームの照射を実施するものの、当該所定箇所に照射する副ビームの照射エネルギー密度を時間的に異ならせる点で異なる。
【００５６】
例えば、特に限定されるものではないが、所定の照射エネルギー密度を有した粉末層の所定箇所に副ビームを照射しているものの、主ビームが照射される主ビーム被照射領域への粉末の移動が十分に抑制できていないと判断した場合に、それまで使用していた副ビームの照射エネルギー密度よりも相対的に大きな照射エネルギー密度に変更制御した副ビームの照射を実施してよい。かかる相対的に大きな照射エネルギー密度の副ビームを照射により、副ビーム被照射領域の粉末をより一層溶融状態にし得る。
【００５７】
かかる副ビーム被照射領域の粉末のより一層の溶融状態に起因して、副ビーム被照射領域周囲の粉末が当該副ビーム被照射領域へとより移動され易くなる。これにより、例えば、主ビームを照射するに先立って、走査中央ラインを挟んで相互に対向する２つの副ビームを粉末層の所定箇所に照射する場合、相互に離隔するように形成され得る第１副ビーム被照射領域と第２副ビーム被照射領域との間への粉末の移動をより効果的に抑制し得る。つまり、主ビームの走査中央ライン付近への粉末の移動をより効果的に抑制し得る。
【００５８】
以上の事からも、本態様では、実質的に連続的な副ビームの照射を実施するものの、粉末層の所定箇所に照射する副ビームの照射エネルギー密度を時間的に異ならせる。これにより、同一の照射エネルギー密度の副ビームを実質的に連続的に照射する場合と比べて、
当該所定箇所の粉末の溶融状態を途中で変化させることができ得る。つまり、粉末層の所定箇所に照射する副ビームの照射エネルギー密度を時間的に異ならせることに起因して、当該所定箇所の粉末の溶融状態の制御性を向上させることができ得る。
【００５９】
一態様では、図４Ａに示す態様と比べて副ビームに加えて主ビームも粉末層の所定箇所に対して間欠的に照射してよい。なお、図４Ａに示す態様で記載した内容と重複する部分については説明を省略する。
【００６０】
本態様では、図４Ａに示す態様と同様に相互に離隔する第１副ビームＬ１１および第２副ビームＬ１２を粉末層２２の所定箇所に間欠的に照射する。つまり、本態様では、粉末層２２の所定箇所に対する第１副ビームＬ１１および第２副ビームＬ１２の照射を必要と判断した場合にのみ、かかる間欠的な照射を実施する点に特徴を有する。かかる間欠的な照射により、図４Ａに示す態様で記載するように第１副ビームＬ１１が照射される第１副ビーム被照射領域５０Ａ５１と第２副ビームＬ１２が照射される第２副ビーム被照射領域５０Ａ５２との間への粉末１９の移動が必要時に抑制され得る。かかる第１副ビーム被照射領域５０Ａ５１と第２副ビーム被照射領域５０Ａ５２との間への粉末１９移動の必要時の抑制に起因して、主ビームＬ２の走査中央ライン６０付近への粉末１９の移動抑制が必要時になされ得る。
【００６１】
また、本態様では、副ビームの間欠的な照射に加えて主ビームＬ２も粉末層２２の所定箇所に間欠的に照射する。かかる副ビームおよび主ビームの粉末層の所定箇所に対する間欠的な照射が図４Ａに示す態様と異なる点である。
【００６２】
主ビームＬ２の走査中央ライン６０付近への粉末１９の移動抑制がなされた状態で、主ビームＬ２の走査中央ライン６０に沿って粉末層２２の所定箇所に対して主ビームＬ２を間欠的に照射すると、主ビームＬ２が照射される主ビーム被照射領域５０Ｂ２への粉末１９の移動が必要時に抑制され得る。かかる主ビーム被照射領域５０Ｂ２への粉末１９の必要時の移動抑制に起因して、主ビーム被照射領域５０Ｂ２に位置する粉末１９の増大が必要時に抑制され得る。
【００６３】
上述のように、本態様では、副ビームの間欠的な照射に加えて主ビームＬ２も粉末層２２の所定箇所に間欠的な照射を実施するため、粉末層２２の所定箇所に対して副ビームおよび主ビームＬ２を連続的に照射して、当該所定箇所の粉末を溶融状態にする場合と比べて、副ビームに加えて主ビームＬ２による必要時のみの照射に起因して当該所定箇所の粉末の溶融状態の制御性をより向上させることができ得る。
【００６４】
一態様では、粉末層の所定箇所において主ビームと副ビームとを互いに接触させてよい。本明細書でいう「主ビームと副ビームとを互いに接触させる」とは、主ビームにより照射される主ビーム被照射領域と副ビームにより照射される副ビーム被照射領域とが点接触又は面接触することが実質的に指す。
【００６５】
本態様は、粉末層の所定箇所に対して照射する主ビームと副ビームとの位置関係に特徴を有する。具体的には、粉末層の所定箇所に対して照射する主ビームと副ビームとを互いに接触させる。
【００６６】
上述のように、主ビームに先立って粉末層の所定箇所に照射される副ビームは、主ビームが照射される主ビーム被照射領域への粉末の移動を抑制するビームとして機能し得る。具体的には、粉末層の所定箇所に対する副ビームの照射によって、副ビームにより照射される副ビーム被照射領域に位置する粉末のみが予め溶融状態となり、それに起因して副ビーム被照射領域周囲の粉末が副ビーム被照射領域５０へと意図的に移動され得る。これにより、粉末層の所定箇所に対して主ビームを照射する際に、主ビームが照射される主ビーム被照射領域への粉末の移動が抑制され得る。
【００６７】
本態様では、これに加えて粉末層の所定箇所に対して照射する主ビームと副ビームとを互いに接触させるため、それに起因して主ビーム被照射領域と副ビーム被照射領域とが接した状態となり得る。そのため、副ビーム被照射領域に位置する粉末を溶融状態にするために供される副ビームの照射熱エネルギーを、主ビーム被照射領域と副ビーム被照射領域とが接する箇所を介して主ビーム被照射領域へと好適に供することができ得る。そのため、主ビーム被照射領域に後刻に供される主ビームの照射熱エネルギーを抑制（又は低減）することができ得る。これにより、主ビーム被照射領域と副ビーム被照射領域とが相互に離隔した状態と比べて、主ビームの照射熱エネルギー抑制によるコスト削減に寄与し得る。
【００６８】
一例としては、主ビーム被照射領域５０Ｂ６と副ビーム被照射領域５０Ａ６とが平面視で点接触するように接してよい（図５Ａ参照）。この場合、副ビーム被照射領域５０Ａ６に位置する粉末１９を溶融状態にするために供される副ビームの照射熱エネルギーを、主ビーム被照射領域５０Ｂ６と副ビーム被照射領域５０Ａ６とが点接触する箇所を介して主ビーム被照射領域５０Ｂ６へと好適に供することができ得る。
【００６９】
他の例としては、主ビーム被照射領域５０Ｂ７と副ビーム被照射領域５０Ａ７とが平面視で面接触するように接することが好ましい（図５Ｂ参照）。この場合、副ビーム被照射領域５０Ａ７に位置する粉末１９を溶融状態にするために供される副ビームの照射熱エネルギーを、主ビーム被照射領域５０Ｂ７と副ビーム被照射領域５０Ａ７とが面接触する箇所を介して主ビーム被照射領域５０Ｂ７へとより好適に供することができ得る。これは、主ビーム被照射領域５０Ｂ６と副ビーム被照射領域５０Ａ６とが点接触する場合（図５Ａ参照）と比べて面接触する場合に接触面積が相対的に大きくなり得ることに起因する。
【００７０】
また、一態様では、粉末層の所定箇所に照射する副ビームの照射方式を変更してもよい。
【００７１】
一般的に、粉末層の所定箇所を照射するためのビームとして、ガウシアン型ビームとトップハット型ビームとが挙げられる。ここでいう「ガウシアン型ビーム」は、平面視にてビームの中央領域に向かうにつれて照射エネルギー密度が相対的に大きくなる一方、ビームの外側領域（ビームの中央領域よりも外側の領域に相当）に向かうにつれて照射エネルギー密度が相対的に小さくなるものを指す。一方、ここでいう「トップハット型ビーム」とは、平面視にて相対的に中程度の照射エネルギー密度が全体として略均一となっているものを指す。ここでいう「相対的に中程度の照射エネルギー密度」とは、ガウシアン型ビームにおける相対的に大きい照射エネルギー密度と相対的に小さい照射エネルギー密度との略中間値を実質的に指す。
【００７２】
本態様では、粉末層の所定箇所に照射する副ビームとしてトップハット型副ビームを用いることが好ましい。トップハット型副ビームを用いると、副ビームの外側領域側においても副ビームの中央領域と略同一の所定の照射エネルギー密度が確保されている。そのため、粉末層の所定箇所に対して主ビームを照射するに先立って副ビームを照射すると、かかる副ビームの照射により照射される副ビーム被照射領域の中央領域に位置する粉末のみではなく、当該副ビーム被照射領域の外側領域に位置する粉末もより好適な溶融状態に予めし得る。かかるより好適な溶融状態に起因して、副ビーム被照射領域周囲の粉末を副ビーム被照射領域へとより好適に移動させることができ得る。
【００７３】
これにより、粉末層の所定箇所に対して主ビームを後刻に照射する際に、主ビームが照射される主ビーム被照射領域への粉末の移動がより好適に抑制され得る。かかる主ビーム被照射領域への粉末のより好適な移動抑制により、主ビームが照射される主ビーム被照射領域に位置する粉末増大がより好適に抑制され、それによって母材にまで主ビームの照射熱エネルギーをより好適に供することが可能となり得る。そのため、主ビーム被照射領域内の粉末と母材とをより好適な溶融状態にすることができ、その結果より好適な新たな固化部（新たな固化層の構成要素）を形成することができ得る。
【００７４】
なお、これに限定されず、一態様では、粉末層の所定箇所に照射する主ビームの照射方式も変更してもよい。
【００７５】
本態様では、粉末層の所定箇所に照射する副ビームとしてトップハット型副ビームを用い、かつ粉末層の所定箇所に照射する主ビームとしてトップハット型主ビームを用いることが好ましい。
【００７６】
上述のように、トップハット型副ビームを用いると、副ビームの外側領域側においても副ビームの中央領域と略同一の所定の照射エネルギー密度が確保されているため、副ビーム被照射領域の中央領域に位置する粉末のみではなく、当該副ビーム被照射領域の外側領域に位置する粉末もより好適な溶融状態に予めし得る。そのため、かかるより好適な溶融状態に起因して、副ビーム被照射領域周囲の粉末を副ビーム被照射領域へとより好適に移動させることができ得る。
【００７７】
これに加えて、トップハット型主ビームを用いると、主ビームの外側領域側においても主ビームの中央領域と略同一の所定の照射エネルギー密度が確保されているため、主ビーム被照射領域の中央領域に位置する粉末のみではなく、主ビーム被照射領域の外側領域に位置する粉末もより好適な溶融状態にし得る。これは、主ビーム被照射領域内の粉末を全体として略同一のより好適な溶融状態にし得ることを意味する。かかる主ビーム被照射領域内の粉末の略同一のより好適な溶融状態に起因して、得られる新たな固化部（新たな固化層の構成要素）をより好適なものとすることができ得る。
【００７８】
一態様では、ＤＯＥ（Diffractive Optical Element, 回析光学素子）を備えた光ビーム照射手段を用いて主ビームおよび副ビームを照射することが好ましい。
【００７９】
上述のように、本発明の一実施形態では、被照射領域の周囲に位置する粉末の被照射領域への移動を抑制する観点から粉末層２２（例えば固化層２４上の粉末層２２）の所定箇所に主ビームＬ２および副ビームＬ１を照射することを特徴とする。一態様では、図６Ａに示すようにかかる主ビームＬ２および副ビームＬ１はＤＯＥ（Diffractive Optical Element, 回析光学素子）を利用した光ビーム照射手段３Ｘから照射されることが好ましい。ＤＯＥは、回析現象を利用したものであって、光学面上に微細な格子形状が形成された光学素子である。かかるＤＯＥを任意の溝の形状、深さ、およびピッチ等を備えたものとすることで、１本のレーザ光から、任意の光路および光の強さを備えた複数の分岐光を形成することができ得る。つまり、ＤＯＥを用いれば、１つの光ビーム照射手段３Ｘのみを用いて複数の分岐光を形成することができ得るため、本発明の一実施形態において主ビームと副ビームの形成のために複数のレーザデバイスを用いる必要がない。従って、所望の三次元形状造形物を製造するための装置構成の簡略化および装置コストの低減化に寄与することができ得る。
【００８０】
別の態様では、ＤＯＥを備えた第１光ビーム照射手段を用いて副ビームを照射し、ＤＯＥを備えていない第２光ビーム照射手段を用いて主ビームを照射してもよい。
【００８１】
具体的には、本態様では、図６Ｂに示すようにＤＯＥを備えた第１光ビーム照射手段３Ａを用いて副ビームＬ１を照射する一方、光ビーム発振器３０Ｂおよびガルバノミラー３１Ｂを備えた第２光ビーム照射手段３Ｂを用いて主ビームＬ２を照射してもよい。本発明の一実施形態では、被照射領域の周囲に位置する粉末の被照射領域への移動を抑制する観点から複数の副ビームＬ１を用いる場合があり得る。かかる場合を考慮し、ＤＯＥを備えた第１光ビーム照射手段３Ａを用いれば、１つの第１光ビーム照射手段３Ａのみを用いて複数の分岐光、すなわち複数の副ビームＬ１を少なくとも形成することができ得る。
【００８２】
これに限定されず、更に別の態様では、ＤＯＥを備えていない第３光ビーム照射手段とＤＯＥを備えていない第４光ビーム照射手段を用いて主ビームおよび副ビームを照射してもよい。具体的には、本態様では、図６Ｃに示すように光ビーム発振器３０Ｃおよびガルバノミラー３１Ｃを備えた第３光ビーム照射手段３Ｃを用いて主ビームＬ２を照射してよい。同様に図６Ｃに示すように光ビーム発振器３０Ｄおよびガルバノミラー３１Ｄを備えた第４光ビーム照射手段３Ｄを用いて主ビームＬ２を照射してもよい。
【００８３】
以上、本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明の適用範囲のうちの典型例を例示したに過ぎない。従って、本発明はこれに限定されず、種々の改変がなされ得ることを当業者は容易に理解されよう。例えば、上記の主ビームと副ビームとは同時に用いられてもよい。すなわち、主ビームを用いる際に副ビームも併せて用いられてよい。これに限定されることなく、上記の主ビームと副ビームとは別個に、すなわち別々のタイミングで用いられてよいことを確認的に述べておく。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の一実施形態に係る三次元形状造形物の製造方法を実施することによって、種々の物品を製造することができる。例えば、『粉末層が無機質の金属粉末層であって、固化層が焼結層となる場合』では、得られる三次元形状造形物をプラスチック射出成形用金型、プレス金型、ダイカスト金型、鋳造金型、鍛造金型などの金型として用いることができる。一方、『粉末層が有機質の樹脂粉末層であって、固化層が硬化層となる場合』では、得られる三次元形状造形物を樹脂成形品として用いることができる。
【関連出願の相互参照】
【００８５】
本出願は、日本国特許出願第２０１６−２２４２５７号（出願日：２０１６年１１月１７日、発明の名称：「三次元形状造形物の製造方法」）に基づくパリ条約上の優先権を主張する。当該出願に開示された内容は全て、この引用により、本明細書に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００８６】
１９      粉末
２２      粉末層
２４      固化層
２４ｂ    固化層の輪郭
６０      走査中央ライン
８０      仮想輪郭
１００    三次元形状造形物
Ｌ        光ビーム
Ｌ２       主ビーム
Ｌ１       副ビーム
Ｌ１１      第１副ビーム
Ｌ１２      第２副ビーム
【図１】
2018092841.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2018092841.tif 000005
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
2018092841.tif 000009
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2018092841.tif 000011
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2018092841.tif 000013
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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