(57)【要約】【課題】近赤外波長のレーザ光の吸収率が低い金属粉末材料であっても、低コストで積層造形による立体造形物の製作が可能な製造装置及び製造方法を提供する。【解決手段】製造装置１００は、造形光ビームＬ１の照射によって金属粉末１５を焼結又は溶融によって固化させ積層造形する造形物の製造装置であって、チャンバ１０と、金属粉末１５を照射範囲Ａｒ１に供給する金属粉末供給装置２０と、照射範囲Ａｒ１の金属粉末１５へ造形光ビームＬ１を照射する造形光ビーム照射装置３０と、金属粉末１５に対して所定の吸収率向上支援処理を行なう吸収率向上支援部４０と、吸収率向上支援処理の実施後に、造形光ビームＬ１を照射し、金属粉末１５を加熱し、焼結又は溶融によって固化させ積層造形する造形処理を行なう造形部７０と、を備える。【選択図】図１
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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焼結又は溶融によって固化させ積層造形する造形物の製造装置であって、
外気と内気との遮断が可能なチャンバと、
前記チャンバの内部に設けられ、前記金属粉末を前記造形光ビームの照射範囲に供給する金属粉末供給装置と、
前記照射範囲に供給された前記チャンバ内の前記金属粉末へ前記造形光ビームを照射する造形光ビーム照射装置と、
照射される前記造形光ビームの前記金属粉末への吸収率を向上させるため、前記金属粉末に対して所定の吸収率向上支援処理を行なう吸収率向上支援部と、
前記吸収率向上支援処理の実施後に、前記造形光ビームを前記照射範囲に供給された前記金属粉末に照射し、前記金属粉末を加熱し、前記焼結又は前記溶融によって固化させ積層造形する造形処理を行なう造形部と、
を備える造形物の製造装置。
【請求項２】
前記造形物の製造装置は、前記造形光ビームと異なる波長の支援光ビームを前記金属粉末へ照射する支援光ビーム照射装置を備え、
前記吸収率向上支援部は、少なくとも前記支援光ビームを用いて前記吸収率向上支援処理を実施し、
前記造形部は、少なくとも前記造形光ビームを用いて前記造形処理を実施する、請求項１に記載の造形物の製造装置。
【請求項３】
前記造形部は、前記造形光ビーム及び前記支援光ビームを用いて前記造形処理を実施する、請求項２に記載の造形物の製造装置。
【請求項４】
前記吸収率向上支援部は、前記造形光ビーム及び前記支援光ビームを用いて前記吸収率向上支援処理を実施する、請求項２に記載の造形物の製造装置。
【請求項５】
前記吸収率向上支援部は、前記造形光ビームを用いずに、前記支援光ビームを用いて前記吸収率向上支援処理を実施し、
前記造形部は、前記支援光ビームを用いずに、前記造形光ビームを用いて前記造形処理を実施する、請求項２に記載の造形物の製造装置。
【請求項６】
前記吸収率向上支援処理は、前記金属粉末の表面に酸化膜を形成する処理であり、
前記吸収率向上支援部は、前記支援光ビームを前記金属粉末の前記照射範囲内における第一照射位置に第一スポット径で照射すると同時に、前記造形光ビームを前記第一照射位置に前記第一スポット径で前記支援光ビームに重畳して照射することで、前記酸化膜を形成し、
前記造形部は、少なくとも前記造形光ビームを前記第一スポット径で前記酸化膜の形成位置である前記第一照射位置に照射して前記造形処理を実施する、請求項２−４の何れか一項に記載の造形物の製造装置。
【請求項７】
前記吸収率向上支援処理は、前記金属粉末の表面に酸化膜を形成する処理であり、
前記吸収率向上支援部は、前記支援光ビームを前記金属粉末の前記照射範囲内における第二照射位置に第二スポット径で照射することで、前記酸化膜を形成し、
前記造形部は、前記造形光ビームを前記第二スポット径で前記酸化膜の形成位置である前記第二照射位置に照射して前記造形処理を実施する、請求項５に記載の造形物の製造装置。
【請求項８】
前記吸収率向上支援処理は、前記金属粉末の表面に酸化膜を形成する処理であり、
前記吸収率向上支援部は、前記支援光ビームを前記金属粉末の前記照射範囲内における第三照射位置に第三スポット径で照射すると同時に、前記造形光ビームを前記第三スポット径より径の小さな第四スポット径で前記支援光ビームに重畳して照射することで、前記酸化膜を形成し、
前記造形部は、少なくとも前記造形光ビームを前記第四スポット径で前記酸化膜の形成位置に照射して前記造形処理を実施する、請求項２−４の何れか一項に記載の造形物の製造装置。
【請求項９】
前記吸収率向上支援処理は、前記金属粉末を予熱し、且つ、予熱後に前記金属粉末の表面に酸化膜を形成する処理であり、
前記吸収率向上支援部は、
少なくとも前記支援光ビームを前記金属粉末の前記照射範囲内における第五照射位置に第五スポット径で前記造形光ビームの照射前に照射して、予熱処理を実施し、
前記支援光ビームを前記金属粉末の前記照射範囲内における前記第五照射位置に前記第五スポット径で照射すると同時に、前記造形光ビームを前記第五スポット径より径の小さな第六スポット径で前記支援光ビームに重畳して照射することで、前記酸化膜を形成し、
前記造形部は、少なくとも前記造形光ビームを前記第六スポット径で前記酸化膜の形成位置に照射して前記造形処理を実施する、請求項２又は４に記載の造形物の製造装置。
【請求項１０】
前記吸収率向上支援部は、前記造形光ビームを用いずに、前記支援光ビームを用いて前記予熱処理を実施する、請求項９に記載の造形物の製造装置。
【請求項１１】
前記吸収率向上支援部は、
前記吸収率向上支援処理によって前記金属粉末の表面に形成される前記酸化膜の膜厚を推定する膜厚推定部と、
前記推定された前記酸化膜の前記膜厚が所定の膜厚に達したか否かを判定し、前記所定の膜厚に達したと判定した場合に前記吸収率向上支援処理から前記造形部による前記造形処理に切替える処理切替判定部と、
を備え、
前記膜厚推定部は、
前記酸化膜が形成される前記金属粉末の表面温度を測定する表面温度測定部と、
前記支援光ビーム、若しくは前記支援光ビーム及び前記造形光ビームが、前記酸化膜の形成のため前記金属粉末の表面に照射された照射時間を計測する照射時間計測部と、
測定された前記表面温度と計測された前記照射時間とに基づき、前記酸化膜の推定膜厚を演算する酸化膜厚演算部と、
を備える、請求項６−１０の何れか１項に記載の造形物の製造装置。
【請求項１２】
前記金属粉末に対する前記造形光ビームの前記吸収率は、前記酸化膜の前記膜厚との関係において、前記膜厚の増大方向への変化に対して極大値と極小値とが交互に出現する周期性を有するとともに前記酸化膜の前記膜厚がゼロの場合に最も小さくなる特性を有し、
前記吸収率向上支援部では、
前記ゼロを超えて形成される前記酸化膜の所定の膜厚が、
前記周期性を有する前記吸収率との関係において、前記ゼロを超え、はじめに前記吸収率が前記極大値として出現する第一極大値に対応する第一極大膜厚以下の範囲内で設定される、請求項１１に記載の造形物の製造装置。
【請求項１３】
前記造形光ビームは、近赤外波長のレーザ光であり、
前記支援光ビームは、前記近赤外波長より波長が短い短波長のレーザ光である、請求項２−１２の何れか１項に記載の造形物の製造装置。
【請求項１４】
前記吸収率向上支援処理は、前記金属粉末供給装置によって前記照射範囲に供給される前記金属粉末の表面に黒色材料を付着させて黒色皮膜を形成する処理であり、
前記吸収率向上支援部は、前記金属粉末が前記照射範囲に供給される前、又は前記金属粉末が前記照射範囲に供給された後における前記吸収率向上支援処理によって前記照射範囲に供給される前記金属粉末の前記表面に前記黒色皮膜を形成する、請求項１に記載の造形物の製造装置。
【請求項１５】
前記吸収率向上支援処理の実施後に、前記造形部が前記金属粉末の前記表面に前記造形光ビームを照射して前記金属粉末を加熱し、前記焼結又は前記溶融によって固化させた際、前記黒色皮膜は、固化させ積層造形した前記造形物内に残留しない、請求項１４に記載の造形物の製造装置。
【請求項１６】
前記吸収率向上支援部は、前記チャンバの内部に設けられ、前記金属粉末が前記照射範囲に供給された後において、前記金属粉末の前記表面に前記黒色皮膜を形成する黒色皮膜形成装置を備える、請求項１４又は１５に記載の造形物の製造装置。
【請求項１７】
前記吸収率向上支援部が、前記金属粉末の表面上において前記黒色皮膜を形成する範囲は、
前記吸収率向上支援処理の実施後に、前記造形部が、前記造形処理を行なうため、前記金属粉末の前記表面に前記造形光ビームを照射する所定の照射位置に対応する範囲である、請求項１６に記載の造形物の製造装置。
【請求項１８】
前記黒色皮膜は、前記金属粉末供給装置によって前記金属粉末が前記照射範囲に供給された後に毎回、前記吸収率向上支援部により前記金属粉末の前記表面に形成される、請求項１４〜１７の何れか１項に記載の造形物の製造装置。
【請求項１９】
前記吸収率向上支援部は、
前記金属粉末が前記照射範囲に供給される前において、前記黒色材料を前記金属粉末の原料である金属粉末集合体に混入し攪拌して前記金属粉末の前記表面に付着させ、前記黒色皮膜を形成する、請求項１４又は１５に記載の造形物の製造装置。
【請求項２０】
前記黒色皮膜を形成する前記黒色材料はカーボンブラックである、請求項１４−１９の何れか１項に記載の造形物の製造装置。
【請求項２１】
前記造形光ビームは、近赤外波長のレーザ光である、請求項１４−２０の何れか１項に記載の造形物の製造装置。
【請求項２２】
前記金属粉末は銅粉末である、請求項１〜２１の何れか１項に記載の造形物の製造装置。
【請求項２３】
造形光ビームの照射によって金属粉末を焼結又は溶融によって固化させ積層造形する造形物の製造方法であって、
前記金属粉末を前記造形光ビームの照射範囲に供給する金属粉末供給工程と、
照射される前記造形光ビームの前記金属粉末への吸収率を向上させるため、前記金属粉末に対して所定の吸収率向上支援処理を行なう吸収率向上支援工程と、
前記吸収率向上支援処理の実施後に、前記造形光ビームを前記照射範囲に供給された前記金属粉末に照射し、前記金属粉末を加熱し、前記焼結又は前記溶融によって固化させ前記積層造形する造形処理を行なう造形工程と、
を備える造形物の製造方法。
【請求項２４】
前記吸収率向上支援工程は、
前記金属粉末が前記照射範囲に供給される前、又は前記金属粉末が前記照射範囲に供給された後に実施される前記吸収率向上支援処理によって、前記照射範囲に供給される前記金属粉末の表面に黒色皮膜が形成された状態とする、請求項２３に記載の造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用い金属粉末を原料として積層造形物を製造する製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、粉末状の金属をレーザ光の照射によって焼結又溶融して固化させ、一層ずつ層状に積層して立体的な造形物を製造する金属ＡＭ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕａｒｉｎｇ）の開発が盛んになってきている。このような金属ＡＭでは、試作対応だけでなく、量産対応への検討も始まっている。金属ＡＭで使用される金属には、主に安価なレーザ光である近赤外波長のレーザ光の吸収率がよいため低コストで製造が可能となるマルエージング鋼、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、及びチタン鋼（Ｔｉ）などがある。
【０００３】
しかしながら、市場では、金属ＡＭの金属粉末材料として、マルエージング鋼、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、及びチタン鋼（Ｔｉ）だけでなく、近赤外波長のレーザ光の吸収率が低い銅やアルミなども採用したいという要望が強くある。これに対し、特許文献１には、金属粉末材料をアルミとした、金属ＡＭの技術が開示されている。特許文献１の技術では、アルミ粉末に、近赤外波長のレーザ光の吸収率が高いレーザ吸収剤を含ませている。これにより、近赤外波長のレーザ光が照射されると、まず、レーザ吸収剤に近赤外波長のレーザ光が吸収されて加熱され、その熱がアルミ粉末に伝導してアルミ粉末を加熱するとともに保温する。そして、このような環境において、さらにアルミ粉末を近赤外波長のレーザ光の照射とレーザ吸収剤からの熱によって加熱し溶融させると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、レーザ吸収剤自体がコストアップの要因となる虞がある。また、アルミ粉末と混在するレーザ吸収剤が不純物となり、製品の強度等によくない影響を及ぼす虞もある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、近赤外波長のレーザ光の吸収率が低い金属粉末材料であっても、低コストで積層造形による立体造形物の製作が可能な製造装置及び製造方法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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る造形物の製造装置は、造形光ビームの照射によって金属粉末を焼結又は溶融によって固化させ積層造形する造形物の製造装置であって、外気と内気との遮断が可能なチャンバと、前記チャンバの内部に設けられ、前記金属粉末を前記造形光ビームの照射範囲に供給する金属粉末供給装置と、前記照射範囲に供給された前記チャンバ内の前記金属粉末へ前記造形光ビームを照射する造形光ビーム照射装置と、照射される前記造形光ビームの前記金属粉末への吸収率を向上させるため、前記金属粉末に対して所定の吸収率向上支援処理を行なう吸収率向上支援部と、前記吸収率向上支援処理の実施後に、前記造形光ビームを前記照射範囲に供給された前記金属粉末に照射し、前記金属粉末を加熱し、前記焼結又は前記溶融によって固化させ前記積層造形する造形処理を行なう造形部と、を備える。
【０００８】
このように、造形物の製造装置は、吸収率向上支援部によって金属粉末に対する造形光ビームの吸収率を高める吸収率向上支援処理をおこなった後、造形光ビームを金属粉末に照射する。このため、造形光ビームは、金属粉末に良好に吸収される。従って、短時間の造形光ビームの照射によって金属粉末は良好に加熱され焼結又は溶融によって固化されるので積層造形する時間を短くすることができ、造形物を低コストに製造可能となる。
【０００９】
また、本発明の請求項２３に係る造形物の製造方法は、造形光ビームの照射によって金属粉末を焼結又は溶融によって固化させ積層造形する造形物の製造方法であって、前記金属粉末を前記造形光ビームの照射範囲に供給する金属粉末供給工程と、照射される前記造形光ビームの前記金属粉末への吸収率を向上させるため、前記金属粉末に対して所定の吸収率向上支援処理を行なう吸収率向上支援工程と、前記吸収率向上支援処理の実施後に、前記造形光ビームを前記照射範囲に供給された前記金属粉末に照射し、前記金属粉末を加熱し、前記焼結又は前記溶融によって固化させ前記積層造形する造形処理を行なう造形工程と、を備える。これにより、請求項１で製造される造形物と同様の造形物が製作できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一、第二実施形態に係る製造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】金属材料別の近赤外レーザ光の波長と吸収率との関係を示すグラフである。
【図４】図１における造形光ビーム照射装置の部分透視図である。
【図５】薄膜層の表面に酸化膜が形成された状態を説明する模式図である。
【図６】銅に対する酸化膜の膜圧と近赤外レーザ光の吸収率との関係を示すグラフである。
【図７】第一実施形態に係る製造方法のフローチャート１である。
【図８Ａ】図７の予熱処理における短波長レーザ光の照射の状態を示す図である。
【図８Ｂ】図７の酸化膜形成処理における近赤外レーザ光及び短波長レーザ光の照射の状態を示す図である。
【図８Ｃ】図７の酸化膜形成処理において、複数個所で酸化膜が形成された状態を示す図である。
【図８Ｄ】図７の造形処理における近赤外レーザ光の照射の状態を示す説明する図である。
【図８Ｅ】図７の造形処理において、複数個所で固化薄膜が形成された状態を示す図である。
【図９Ａ】第二実施形態において、酸化膜形成処理における近赤外レーザ光及び短波長レーザ光の照射の状態を示す図である。
【図９Ｂ】二実施形態において、造形処理における近赤外レーザ光の照射の状態を示す図である。
【図１０】第三実施形態の酸化膜形成処理における近赤外レーザ光及び短波長レーザ光の照射の状態を示す図である。
【図１１】第三実施形態に係る製造装置の概要図である。
【図１２】第三実施形態の製造方法のフローチャート２である。
【図１３Ａ】第三実施形態の酸化膜形成処理における近赤外レーザ光の照射の状態を示す図である。
【図１３Ｂ】第三実施形態の酸化膜形成処理において酸化膜を複数形成した状態を示す図である。
【図１３Ｃ】第三実施形態の造形処理における近赤外レーザ光の照射の状態を示す図である。
【図１４】第四実施形態に係る製造装置の概要図である。
【図１５】第五実施形態に係る製造装置の概要図である。
【図１６】第五実施形態の製造方法のフローチャート３である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜１．第一実施形態＞
（１−１．概要）
本発明に係る三次元造形物（造形物に相当）の製造装置について、図面に基づき説明する。三次元造形物の製造装置は、主に後に詳述する造形光ビームの照射によって金属粉末１５を焼結又は溶融によって固化させ三次元造形物を積層造形する装置である。なお、本実施形態では、造形光ビームは、近赤外波長のレーザ光であり、以降、近赤外レーザ光Ｌ１と称す。
【００１２】
また、金属粉末１５としては、常温時における近赤外波長のレーザ光の吸収率が、所定の値以下の「低吸収率材料」を対象とする。なお、このとき所定の値は、例えば吸収率３０％とする（図３参照）。この場合、「低吸収率材料」として、銅やアルミ等が対象となり、以降の実施形態では、銅の粉末である銅粉を金属粉末１５として選択し説明する。また、本実施形態においては、三次元造形物を積層造形する際、金属粉末１５を焼結ではなく、溶融によって固化させ積層造形するものとして説明する。なお、溶融ではなく、焼結によって、三次元造形物を製造してもよい。
【００１３】
（１−２．製造装置１００）
図１は、本発明に係る第一実施形態の製造装置１００の概要図である。製造装置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、吸収率向上支援部４０と、支援光ビーム照射装置４１と、造形部７０と、を備える。吸収率向上支援部４０、及び造形部７０は、制御部４５に設けられる。また、吸収率向上支援部４０は、レーザ光照射制御部４９、膜厚推定部５０及び処理切替判定部６０を備える。
【００１４】
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、減圧可能な構成としてもよい。
【００１５】
金属粉末供給装置２０は、チャンバ１０の内部に設けられ、三次元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。金属粉末１５は銅（Ｃｕ）粉末である。なお、ここでいう金属粉末１５とは、各銅粉が複数集まった集合体をいう。
【００１６】
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。造形用容器２１内には、図１に示すように、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上では、金属粉末１５の薄膜層１５ａが形成される。そして、主に近赤外レーザ光Ｌ１の薄膜層１５ａへの照射によって薄膜層１５ａの金属粉末１５を溶融させ、その後固化させて固化薄膜層１５ｂを形成する。次に、造形物昇降テーブル２３を下方に移動させて、上記と同様に、再び薄膜層１５ａを形成する。そして、主に近赤外レーザ光Ｌ１の薄膜層１５ａへの照射によって薄膜層１５ａの金属粉末１５を溶融させ、その後固化させて固化薄膜層１５ｂを再び形成し、先ほど形成した固化薄膜層１５ｂの上に積層する。このような作業の繰り返しによって三次元造形物が作製される。
【００１７】
粉末収納容器２２では、フィードテーブル２４上に金属粉末１５が収納され、フィードテーブル２４を上方に移動させることにより、金属粉末１５を供給する。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、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。
【００１８】
また、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する。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を造形物昇降テーブル２３上に運搬するとともに、造形物昇降テーブル２３上に金属粉末１５の薄膜層１５ａを形成する。薄膜層１５ａの厚さは、造形物昇降テーブル２３の下降量で決まる。本実施形態では、薄膜層１５ａの厚さは、５０μｍ〜１００μｍ程度である。ただし、この厚さはあくまで一例を例示したのみであり、この厚さに限定はされない。
【００１９】
造形光ビーム照射装置３０は、金属粉末供給装置２０によって、照射範囲Ａｒ１（図２参照）に供給されたチャンバ１０内の金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面に近赤外レーザ光Ｌ１を照射する。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、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。
【００２０】
レーザ発振器３１は、波長が予め設定された所定の近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。近赤外レーザ光Ｌ１の波長の大きさは、１．０μｍ前後である。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）およびファイバーレーザ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。なお、材料別のレーザ光の波長（μｍ）とレーザ光の吸収率（％）との関係を表す図３に示すように、近赤外レーザ光Ｌ１は、銅やアルミに対する吸収率が比較的低く、吸収率は３０％以下である。
【００２１】
図１に示すように、レーザヘッド３２は、チャンバ１０内の金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面から所定の距離を隔て、且つ垂直方向に対して所定の角度α°を有して配置される。
図４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から出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。
【００２２】
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。
【００２３】
ガルバノスキャナ３６は、レーザ光Ｌ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の表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。なお、近赤外レーザ光Ｌ１を照射する所定の位置については、後に詳述する。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レーザ光Ｌを集光するレンズである。また、レーザヘッド３２から照射されたレーザ光Ｌ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。
【００２４】
吸収率向上支援部４０は、上述した近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）及び後述する短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を用いて吸収率向上支援処理を実施する制御部であり、制御部４５に設けられる（図１参照）。吸収率向上支援部４０は、様々な所定の手段（吸収率向上支援処理）をとり得る。しかし、第一実施形態においては、所定の膜厚の酸化膜ＯＭを金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面に形成する処理を吸収率向上支援処理とする。
【００２５】
この処理により、吸収率向上支援処理の後に行なわれる、後述する造形処理において、金属粉末１５（銅粉末）に対する近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率を向上させることができる。なお、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）及び短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）の照射は、レーザ光照射制御部４９によって制御される。
【００２６】
なお、短波長レーザ光の詳細については後述するが、説明の都合上、ここで簡単に説明しておく。短波長レーザ光Ｌ２は、近赤外波長より波長が短い短波長（例えば、波長０．２〜０．６μｍ）のレーザ光である。また、本実施形態において、短波長レーザ光Ｌ２は、連続波ＣＷのレーザ光である。材料別のレーザ光の波長（μｍ）とレーザ光の吸収率（％）との関係を示す図３を見ると、銅に対する短波長レーザ光の吸収率は近赤外レーザ光の吸収率よりも高い。短波長レーザの例として、ＵＶレーザ、グリーンレーザ、及びブルーレーザ等が挙げられる。第一実施形態においては、例えばブルーレーザを適用する。
【００２７】
第一実施形態において、吸収率向上支援部４０が実施する（制御する）吸収率向上支援処理は、薄膜層１５ａの表面に対する予熱処理と、予熱処理に引き続いて薄膜層１５ａの表面に対し行なわれる酸化膜形成処理とである。まず、予熱処理では、金属粉末１５（銅粉）に対する吸収率が高い短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を、短波長レーザ光照射部４６の制御によって薄膜層１５ａの表面に照射する。この照射により、照射位置であるチャンバ１０内における金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面を、銅の融点（１０６０℃）以下である例えば６００℃〜８００℃まで加熱する。このとき、照射位置における薄膜層１５ａの表面に酸化膜ＯＭはまだ形成されない。
【００２８】
図３に示すように、短波長レーザ光Ｌ２は、本来、銅に対する吸収率が高いので、低出力でも十分加熱が可能である。これにより、短波長レーザ光Ｌ２であっても比較的安価に薄膜層１５ａの表面の加熱（予熱）ができる。次に、酸化膜形成処理では、薄膜層１５ａの表面が加熱（予熱）され、ベース温度が上昇した状態で、短波長レーザ光Ｌ２及び近赤外レーザ光Ｌ１を同時に重畳照射し薄膜層１５ａの表面に酸化膜ＯＭを形成する。
【００２９】
なお、上記において、薄膜層１５ａの表面を予熱する目的は、酸化膜形成処理において、薄膜層１５ａの表面に酸化膜ＯＭをより容易に形成可能とするためである。つまり、予熱によって、薄膜層１５ａのベース温度が上昇する。このため、短波長レーザ光Ｌ２及び近赤外レーザ光Ｌ１を同時に重畳照射する際、酸化膜ＯＭの形成までに昇温させるべき温度の幅を小さくすることができる。従って、短波長レーザ光Ｌ２及び近赤外レーザ光Ｌ１の重畳照射時間が短縮でき、短時間、低出力で酸化膜ＯＭの形成が可能となる。
【００３０】
また、銅においては、融点近傍において、近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率が向上するとともに、照射表面に酸化膜ＯＭ（酸化第一銅）が形成されることがわかっている。このため、薄膜層１５ａの表面を短波長レーザ光Ｌ２の照射によって６００℃〜８００℃に予熱することにより、酸化膜形成処理における短波長レーザ光Ｌ２及び近赤外レーザ光Ｌ１による重畳照射の照射時間、及び出力（必要エネルギー）を良好に抑制できる。このように、第一実施形態においては、薄膜層１５ａの表面に、短波長レーザ光Ｌ２を照射することによって予熱する予熱処理、及び予熱されて保温状態となっている薄膜層１５ａの表面に、短波長レーザ光Ｌ２及び近赤外レーザ光Ｌ１を重畳照射することにより酸化膜ＯＭを形成する酸化膜形成処理が、吸収率向上支援処理となる。
【００３１】
ここで、銅に対する近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率と酸化膜ＯＭの膜厚との関係について説明しておく。図５に示すように、金属粉末１５の各銅粉の表面に酸化膜ＯＭが形成されると、酸化膜ＯＭに向かって照射される近赤外レーザ光Ｌ１は、酸化膜ＯＭを透過又は酸化膜ＯＭ内を反射しながら、銅粉の表面に効率的に吸収され、銅粉を良好に加熱する。なお、銅粉に対して近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率を向上させる酸化膜ＯＭの作用は、公知の知見に基づくものである。よって、効果を生じさせる原理等の説明は省略する。また、近赤外レーザ光Ｌ１の銅粉への吸収率は、図６のグラフに示すように酸化膜ＯＭの膜厚に応じて異なる。
【００３２】
図６のグラフでは、横軸が銅部材の表面に形成した酸化膜ＯＭの膜厚（ｎｍ）であり、縦軸が、形成した酸化膜ＯＭを介して近赤外レーザ光Ｌ１を銅部材に照射したときにおける銅部材への近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率（％）である実験データである。この実験では、近赤外レーザ光Ｌ１の照射の対象として銅粉を用いず、一辺１０ｍｍの角材を用いたが、各銅粉の表面に酸化膜ＯＭを形成したときと、近似の結果が得られると推定して図６の銅部材のデータを採用する。
【００３３】
図６のグラフを見ると、近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率は、酸化膜ＯＭの膜厚との関係において、膜厚の増大方向への変化に対して極大値と極小値とが交互に出現する周期性を有している。また、酸化膜ＯＭの膜厚が０のときに、吸収率は最も小さくなっている。これより、発明者は、周期性を有する吸収率との関係において、酸化膜ＯＭの所定の膜厚が、ゼロを超え、はじめに吸収率が極大値として出現する第一極大値ａに対応する第一極大膜厚Ａ以下の範囲内となるよう設定することとした。これにより、酸化膜形成後の銅粉の吸収率は、酸化膜が全く形成されていない銅粉の吸収率に対して確実に大きくなる。
【００３４】
なお、上記の実験の条件であるが、使用した近赤外レーザ光Ｌ１は、ＹＡＧレーザによるものであり、連続波ＣＷのレーザ光である。また、酸化膜ＯＭは、加熱炉内で形成した。さらに、酸化膜ＯＭの膜厚は、ＳＥＲＡ法（連続電気化学還元法）によって測定した。なお、ＳＥＲＡ法とは公知の膜厚測定法である。具体的には、まず、金属表面に電解液をあて、電極から微小電流を流して還元反応を起こさせる。このとき、各物質は、固有の還元電位を持つことから、還元に要した時間を測定することで膜厚が算出できる。また、図６のグラフのデータを適用させる金属粉末１５（銅粉末）の各銅粉の粒径は、２０μｍ〜６０μｍの範囲にあり、平均粒径Ｄ５０が４０μｍ程度である。また、粒径の測定は、公知のレーザ回折・散乱法による。また、図６のデータは、あくまで近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率と、酸化膜ＯＭの膜厚との関係の一例を示すものであり、数値等はこれに限定されるものではない。
【００３５】
図１に示す支援光ビーム照射装置４１は、近赤外レーザ光Ｌ１とは異なる波長の支援光ビームを金属粉末１５に向かって照射する製造装置１００が備える装置である。支援光ビーム照射装置４１は、吸収率向上支援部４０によって支援光ビームの照射が制御される。前述したように、支援光ビームは、近赤外波長より波長が短い短波長（例えば、波長０．２μｍ〜０．６μｍ）の短波長レーザ光Ｌ２である。
【００３６】
また、前述したように、短波長レーザ光Ｌ２は、図３の材料別のレーザ光の波長（μｍ）とレーザ光の吸収率（％）との関係に示すように、例えば、銅やアルミに対しては、近赤外波長のレーザ光よりも吸収率が高い。しかし、近赤外波長のレーザ光と較べてその運用コストが高い。そこで、本発明においては、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を、高出力が要求される金属粉末１５の溶融のため（造形処理）に用いるのではなく、主に吸収率向上支援処理における図５に示すような酸化膜ＯＭ形成のために用いる。
【００３７】
支援光ビーム照射装置４１は、造形光ビーム照射装置３０に対し、レーザ発振器４３が発振するレーザ光の波長が異なる。また、造形光ビーム照射装置３０に対し、ガルバノスキャナを有していない点が異なる。これにより、レーザヘッド４２から照射されるレーザ光は一定方向のみである。
【００３８】
また、支援光ビーム照射装置４１は、レーザヘッド４２が造形光ビーム照射装置３０のレーザヘッド３２と干渉しないよう垂直方向に対して所定の角度β°を有して配置される。さらに、支援光ビーム照射装置４１は、レーザヘッド４２が、図略のＸＹロボットによって移動されることにより、レーザ光の照射位置を制御される。これにより、短波長レーザ光Ｌ２の照射位置が、チャンバ１０内の金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面上をＸＹ軸上で移動可能となっている。なお、本実施形態において、ＸＹ平面は、水平面と平行な平面とする。
【００３９】
また、短波長レーザ光Ｌ２は、近赤外レーザ光Ｌ１のスポット径と比較して、より大きなスポット径での照射が可能である。つまり、短波長レーザ光Ｌ２は、スポット径を大きくすることでパワー密度を下げて照射することが可能である。短波長レーザ光Ｌ２の照射は、図２に示す照射範囲Ａｒ１内で行なわれ、ＸＹロボットの制御により行なわれる照射位置は、吸収率向上支援部４０によって制御される。上記以外は、造形光ビーム照射装置３０と同様であるので、詳細な説明及び図については省略する。
【００４０】
吸収率向上支援部４０の膜厚推定部５０は、吸収率向上支援処理によって薄膜層１５ａの表面に形成される酸化膜ＯＭの膜厚を推定する。図１に示すように、膜厚推定部５０は、表面温度測定部５１と、照射時間計測部５２と、酸化膜厚演算部５３と、を備える。
【００４１】
表面温度測定部５１は、酸化膜形成処理時において、薄膜層１５ａの表面への短波長レーザ光Ｌ２及び近赤外レーザ光Ｌ１の重畳照射時における薄膜層１５ａの表面温度Ｔを測定する。このとき、表面温度Ｔは、非接触式の赤外線放射温度計３９（図１参照）によって測定する。ただし、この態様には限定されず、温度測定は、どのような測定器を用いて行なってもよい。測定された薄膜層１５ａの表面温度データは、酸化膜厚演算部５３に送信される。
【００４２】
照射時間計測部５２は、酸化膜形成処理時において、短波長レーザ光Ｌ２及び近赤外レーザ光Ｌ１が薄膜層１５ａの表面に重畳照射された各照射時間Ｈを計測する。この場合、実際に照射時間Ｈを計測してもよい。しかし、この態様には限らず、予め設定されている照射時間データを制御部４５から取得してもよい。その後、照射時間データは、酸化膜厚演算部５３に送信される。
【００４３】
酸化膜厚演算部５３は、測定された表面温度Ｔと計測された照射時間Ｈとに基づき、酸化膜ＯＭの膜厚を演算し推定する。酸化膜ＯＭの膜厚は、短波長レーザ光Ｌ２及び近赤外レーザ光Ｌ１の重畳照射によって上昇する薄膜層１５ａの表面温度Ｔと重畳照射の照射時間Ｈ（照射継続時間）とに応じた厚さで形成される。つまり、酸化膜ＯＭの各膜厚は、表面温度Ｔと照射時間Ｈと、によって演算可能である。
【００４４】
吸収率向上支援部４０の処理切替判定部６０は、酸化膜厚演算部５３によって演算された酸化膜ＯＭの膜厚が、所定の膜厚に達したか否かを判定する。そして、処理切替判定部６０が、酸化膜ＯＭの膜厚が所定の膜厚に達したと判定した場合に、実施する処理を吸収率向上支援処理から後述する造形部７０による造形処理に切替える。
【００４５】
なお、本実施形態のように、酸化膜ＯＭの形成箇所が複数ある場合には、処理切替判定部６０は、全ての酸化膜ＯＭが形成された後に、実施する処理を吸収率向上支援処理から後述する造形部７０による造形処理に切替える。
【００４６】
造形部７０は、吸収率向上支援処理の実施後に、制御部４５の近赤外レーザ光照射部４７によって、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）を薄膜層１５ａの表面上に形成された所定の膜厚の酸化膜ＯＭに向かって照射する制御部である。
【００４７】
なお、この態様に限らず、造形部７０は、近赤外レーザ光照射部４７及び制御部４５の短波長レーザ光照射部４６によって、造形光ビーム照射装置３０及び支援光ビーム照射装置４１を作動させ、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）及び短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を酸化膜ＯＭに向かって同時に照射してもよい。
【００４８】
これにより、主に近赤外レーザ光Ｌ１が、酸化膜ＯＭの膜厚に応じて薄膜層１５ａの表層に存在する各銅粉の表面から各銅粉内部に良好に吸収される。このように、造形部７０は、薄膜層１５ａを加熱し、薄膜層１５ａを溶融させ、後に固化させて造形物を積層造形する造形処理を行なう。
【００４９】
詳細には、主に近赤外レーザ光Ｌ１の照射によって、薄膜層１５ａにおける表層の各銅粉の温度が銅の融点を超えて上昇し各銅粉は短時間で溶融する。そして、上昇した薄膜層１５ａの銅粉の熱は、表層の銅粉の下側で表層の各銅粉と接する下層の銅粉の温度も上昇させ溶融させる。このようにして連鎖的に短時間で薄膜層１５ａが溶融する。その後、溶融した薄膜層１５ａを冷却することにより、薄膜層１５ａの下方で既に形成されている固化薄膜層１５ｂとの間で界面が良好に接合されて積層造形される。
【００５０】
（１−３．製造方法）
次に、造形物の製造方法について，図７のフローチャート１に基づき説明する。造形物の製造方法は、金属粉末供給工程Ｓ１０と、吸収率向上支援工程Ｓ２０と、造形工程Ｓ３０と、を備える。なお、吸収率向上支援工程Ｓ２０は、予熱処理工程Ｓ２０ａ、酸化膜形成処理工程Ｓ２０ｂ、膜厚演算工程Ｓ２０ｃ、膜厚判定工程Ｓ２０ｄ及び処理切替判定工程Ｓ２０ｅを備える。
【００５１】
まず、準備段階について説明する。はじめに、粉末収納容器２２内に、金属粉末１５を投入する。次に、製造装置１００のチャンバ１０内の空気を、図略のガス置換装置によって、例えばＨｅガスに置換する。このとき、空気は１００％置換されなくともよい。空気は、薄膜層１５ａの表面に、ナノメートル（ｎｍ）オーダーの酸化膜ＯＭを形成可能とする酸素を含む空気の分だけチャンバ１０内に残留していてもよい。この空気の置換量は、予め実験等により求めておく。
【００５２】
これにより、造形物が完成したとき、造形物内に残留する酸化物量は最小限となるので、造形された造形物の強度は一定以上に維持される。また、各レーザ光照射時に意図せぬ燃焼が発生することもない。
【００５３】
金属粉末供給工程Ｓ１０では、制御部４５の金属粉末供給制御部２５が、金属粉末供給装置２０を作動させ、造形物昇降テーブル２３上に金属粉末１５を供給し、照射範囲Ａｒ１に金属粉末１５の薄膜層１５ａを形成する。このため、金属粉末供給制御部２５が、まず、金属粉末１５を載せたフィードテーブル２４を上昇させるとともに、造形物昇降テーブル２３を薄膜層１５ａの一層分だけ下降させる。
【００５４】
そして、リコータ２６を、図１における右から左に向かって移動させて、粉末収納容器２２から造形用容器２１に金属粉末１５を供給し、造形物昇降テーブル２３上に粉末の薄膜層１５ａを形成する。
【００５５】
次に、吸収率向上支援工程Ｓ２０では、吸収率向上支援部４０の制御によって、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の金属粉末１５への吸収率を向上させるため、金属粉末１５に対して、所定の吸収率向上支援処理を行なう。このとき、吸収率向上支援処理は、上述したように、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）及び短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を用いて、薄膜層１５ａの表面に酸化膜ＯＭを形成する処理である。
【００５６】
具体的には、予熱処理工程Ｓ２０ａ（吸収率向上支援工程Ｓ２０）は、短波長レーザ光Ｌ２の照射による予熱のための予熱処理を行なう。予熱処理工程Ｓ２０ａでは、吸収率向上支援部４０が備えるレーザ光照射制御部４９が、短波長レーザ光照射部４６を制御し、まず支援光ビーム照射装置４１を作動させる。
【００５７】
これにより、図８Ａに示すように、照射範囲Ａｒ１内における薄膜層１５ａの表面の第五照射位置Ｐ５に、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を第五スポット径φＥで照射し、予熱処理を実施する。第五スポット径φＥは、比較的大きな径である。このため、第五照射位置Ｐ５では、短波長レーザ光Ｌ２が本来照射可能なパワー密度より小さなパワー密度で照射される。そして、短波長レーザ光Ｌ２は、第五照射位置Ｐ５が例えば６００℃〜８００℃になるよう加熱する。
【００５８】
第五照射位置Ｐ５の表面温度Ｔは、例えば、非接触式の赤外線放射温度計３９（図１参照）によって監視すればよい。そして、第五照射位置Ｐ５の温度が、例えば６００℃〜８００℃になったことを確認したら、予熱処理を停止する。
【００５９】
次に、酸化膜形成処理工程Ｓ２０ｂ（吸収率向上支援工程Ｓ２０）にて、レーザ光照射制御部４９が、短波長レーザ光照射部４６及び近赤外レーザ光照射部４７を制御し、支援光ビーム照射装置４１及び造形光ビーム照射装置３０を同時に作動させる。これにより、図８Ｂに示すように、短波長レーザ光Ｌ２及び近赤外レーザ光Ｌ１を、予熱処理され保温されている薄膜層１５ａの表面に重畳して照射する。
【００６０】
なお、このとき、短波長レーザ光Ｌ２の照射位置及び照射スポット径は、予熱処理時における照射スポット径と同じである（第五照射位置Ｐ５、第五スポット径φＥ）。よって、短波長レーザ光Ｌ２は、予熱処理からそのまま継続して照射し続けてもよい。
【００６１】
また、近赤外レーザ光Ｌ１の照射のスポット径である第六スポット径φＦ（第四スポット径φＤにも相当）は、第五スポット径φＥ（第三スポット径φＣにも相当）よりも小さな径である。そして、近赤外レーザ光Ｌ１は、短波長レーザ光Ｌ２の照射範囲である第五スポット径φＥの範囲内の所定の位置に重畳照射される。
【００６２】
このとき、所定の位置とは、これから作製すべき三次元造形物のスライスデータ（描画パターン）に基づく位置であり、三次元造形物を形成させたい位置である。なお、短波長レーザ光Ｌ２が照射される照射位置である第五照射位置Ｐ５も、作製すべき三次元造形物のスライスデータ（描画パターン）に基づき設定されていることはいうまでもない。
【００６３】
そして、近赤外レーザ光Ｌ１が短波長レーザ光Ｌ２に重畳照射される薄膜層１５ａの表面上の位置において、照射位置の表面温度Ｔが、銅の融点近傍に近づくと酸化膜ＯＭが形成され始める。
【００６４】
次に、膜厚演算工程Ｓ２０ｃ（吸収率向上支援工程Ｓ２０）では、膜厚推定部５０によって、薄膜層１５ａの表面に形成される酸化膜ＯＭの膜厚ｔを演算する。
膜厚判定工程Ｓ２０ｄ（吸収率向上支援工程Ｓ２０）では、膜厚演算工程Ｓ２０ｃで演算した酸化膜ＯＭの膜厚ｔが、所定の膜厚の範囲内に入っているか否かが、処理切替判定部６０によって判定される。
【００６５】
演算された酸化膜ＯＭの膜厚ｔが、所定の膜厚の範囲内である、０を超え、且つＡ（ｎｍ）以下の範囲である、Ｂ（ｎｍ）〜Ａ（ｎｍ）内に入っていれば、当該位置における近赤外レーザ光Ｌ１の照射を停止し、処理切替判定工程Ｓ２０ｅに移動する。しかし、膜厚ｔが、Ｂ（ｎｍ）〜Ａ（ｎｍ）の範囲内に入っていなければ、膜厚演算工程Ｓ２０ｃに移動し、膜厚ｔが、Ｂ（ｎｍ）〜Ａ（ｎｍ）の範囲内に入るまで、Ｓ２０ｃ及びＳ２０ｄを繰り返し処理する。
【００６６】
なお、Ｂ（ｎｍ）〜Ａ（ｎｍ）は、図６のグラフにおいて、吸収率ｂ％〜ａ％に対応する膜厚である。また、所定の膜厚の範囲は、０を超え、且つＡ（ｎｍ）以下の範囲内であれば、どのような範囲で設定してもよい。なお、このとき、一例として、所定の膜厚（Ｂ（ｎｍ）〜Ａ（ｎｍ））を、図６のグラフに示すように吸収率１０％（ｂ％）〜６０％（ａ％）に対応する５ｎｍ〜８５ｎｍとしてもよい。ただし、この設定膜厚はあくまで一例を示したものであって、数値は任意に変更可能である。また、Ａ（ｎｍ）の値も、８５ｎｍに限るものではない。また、酸化膜ＯＭは、図５に示すように、金属粉末１５の各銅粉の最表面に形成される。
【００６７】
処理切替判定工程Ｓ２０ｅ（吸収率向上支援工程Ｓ２０）では、処理切替判定部６０が、薄膜層１５ａにおいて形成されるべき複数の酸化膜ＯＭの全てが形成されてはおらず、形成されるべき酸化膜ＯＭがまだ残っていると判定したら、酸化膜形成処理工程Ｓ２０ｂに戻り、近赤外レーザ光Ｌ１の照射位置を短波長レーザ光Ｌ２の照射範囲内において変更し、次の酸化膜ＯＭの形成処理を行なう。このような処理を繰り返し行ない、造形物を形成するため必要な酸化膜ＯＭを照射範囲Ａｒ１内において複数（全箇所）形成する（図８Ｃ参照）。
【００６８】
しかし、処理切替判定工程Ｓ２０ｅにおいて、処理切替判定部６０が、形成されるべき酸化膜ＯＭは全箇所形成された、と判定したら、処理を酸化膜形成処理から造形処理に切り替え、造形工程Ｓ３０に移動する。このように、本実施形態においては、短波長レーザ光Ｌ２と近赤外レーザ光Ｌ１との重畳照射によって、形成すべき全ての酸化膜ＯＭが、所定の膜厚に達した状態で形成されたと判定された場合に、吸収率向上支援処理から造形処理に切替える。このようにして、造形物を形成するため必要な酸化膜ＯＭを第五スポット径φＥの範囲内において第五スポット径φＥより小さな第六スポット径φＦで複数形成する（図８Ｃ参照）。
【００６９】
なお、上記の膜厚演算工程Ｓ２０ｃにおいて演算される酸化膜ＯＭの膜厚は、上述したように膜厚推定部５０（表面温度測定部５１、照射時間計測部５２、及び酸化膜厚演算部５３）によって推定する。膜厚推定部５０の作動については、前述したとおりであるので、詳細な説明については省略する。
【００７０】
造形工程Ｓ３０（造形処理）では、制御部４５が備える造形部７０が、造形光ビーム照射装置３０を作動させ、図８Ｄに示すように、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を、薄膜層１５ａの表面の各酸化膜ＯＭの形成位置に第六スポット径φＦでそれぞれ照射する。このため、近赤外レーザ光Ｌ１は、酸化膜ＯＭが形成されたことにより近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率が向上した金属粉末１５を良好に加熱する。
【００７１】
そして、金属粉末１５を短時間で溶融させた後、固化させ薄膜層１５ａを固化薄膜層１５ｂとして形成し積層造形する。図８Ｅに示すように、全ての酸化膜ＯＭの形成位置における薄膜層１５ａを固化薄膜層１５ｂとして形成し終えたら、Ｓ１０に戻る。そして、金属粉末供給装置２０による次の薄膜層１５ａの形成から再度開始する。
【００７２】
なお、上記においては、吸収率向上支援工程Ｓ２０において、短波長レーザ光Ｌ２と近赤外レーザ光Ｌ１との重畳照射によって所定の膜厚の酸化膜ＯＭを複数箇所形成したのち、造形工程Ｓ３０に移動した。そして、造形工程Ｓ３０において、近赤外レーザ光Ｌ１を照射して固化薄膜層１５ｂを形成し造形物を積層造形した。
【００７３】
しかし、この態様には限らない。吸収率向上支援工程Ｓ２０において、短波長レーザ光Ｌ２と近赤外レーザ光Ｌ１との重畳照射によって所定の膜厚の酸化膜ＯＭを１箇所形成したのち、膜厚判定工程Ｓ２０ｄ及び処理切替判定工程Ｓ２０ｅの判定によって造形工程Ｓ３０に移動し、近赤外レーザ光Ｌ１を照射して固化薄膜層１５ｂを形成し造形物を積層造形してもよい。この場合、吸収率向上支援工程Ｓ２０と造形工程Ｓ３０との間を複数回往復することで、複数個の固化薄膜層１５ｂが形成される。
【００７４】
（１−４．第一実施形態の変形態様）
上記第一実施形態においては、造形工程Ｓ３０において、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）のみの照射によって、固化薄膜層１５ｂを形成して積層造形した。しかしこの態様には限らない。第一実施形態の変形態様として、造形工程Ｓ３０においては、吸収率向上支援工程Ｓ２０における短波長レーザ光Ｌ２の照射を停止させず、図８Ｂと同様に、近赤外レーザ光Ｌ１を短波長レーザ光Ｌ２に重畳して照射してもよい。これにより、第一実施形態に対し、より多くのエネルギーは消費するが、短波長レーザ光Ｌ２のエネルギー分だけより短時間で固化薄膜層１５ｂが形成できる。
【００７５】
（１−５.第一実施形態の変形例１）
また、上記第一実施形態では、予熱処理工程Ｓ２０ａ（吸収率向上支援工程Ｓ２０）において、薄膜層１５ａの表面に対し予熱処理を行なう際、短波長レーザ光Ｌ２のみの照射によって行なった。しかし、この態様には限らない。第一実施形態の変形例１として、予熱処理工程Ｓ２０ａにおいて予熱処理を行なう際、図８Ｂと同様に、短波長レーザ光Ｌ２に加え、近赤外レーザ光Ｌ１を重畳して照射してもよい。この場合、近赤外レーザ光Ｌ１の照射範囲は短波長レーザ光Ｌ２の照射範囲よりも狭いが、第一実施形態より早い薄膜層１５ａの予熱処理の完了が期待できる。
【００７６】
（１−６．第一実施形態の変形例２）
また、上記第一実施形態の変形態様においても、予熱処理を行なう際、第一実施形態の変形例１と同様、図８Ｂに示すように、短波長レーザ光Ｌ２に加え、近赤外レーザ光Ｌ１を重畳して照射してもよい。この態様を、第一実施形態の変形例２とする。この場合においても、第一実施形態の変形態様に対して、より早い薄膜層１５ａの予熱の完了が期待できる。
【００７７】
＜２．第二実施形態＞
（２−１. 製造装置２００）
次に、第二実施形態について説明する。図１に示す第二実施形態の製造装置２００は、第一実施形態の製造装置１００に対して、吸収率向上支援部４０の吸収率向上支援処理が、予熱処理を有さない点が異なる。また、製造装置２００は、第一実施形態の製造装置１００に対して、吸収率向上支援処理における酸化膜ＯＭを形成する処理（酸化膜形成処理）が一部異なる。
【００７８】
具体的には、第一実施形態の製造装置１００では、酸化膜形成処理において、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を金属粉末１５の照射範囲Ａｒ１内における第五照射位置Ｐ５に第五スポット径φＥで照射すると同時に、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を第五スポット径φＥより径の小さな第六スポット径φＦで短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）に重畳して照射することで、酸化膜ＯＭを形成した。
【００７９】
しかし、第二実施形態の製造装置２００では、図９Ａに示すように、酸化膜形成処理において、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を金属粉末１５の照射範囲Ａｒ１内における第一照射位置Ｐ１に第一スポット径φＡで照射するのと同時に、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を第一照射位置Ｐ１に第一スポット径φＡで短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）に重畳して照射することで、酸化膜ＯＭを形成する。
【００８０】
つまり、短波長レーザ光Ｌ２、及び近赤外レーザ光Ｌ１の各照射スポット径が同じであり、第一実施形態とは、この点が大きく異なる。そして、造形部７０は、図９Ｂに示すように、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を第一スポット径φＡで酸化膜ＯＭの形成位置である第一照射位置Ｐ１に照射して造形処理を実施（制御）する。造形部７０による造形処理は、第一実施形態と同様である。
【００８１】
上記第二実施形態によれば、造形物の製造装置２００において、吸収率向上支援処理は、金属粉末１５の表面に酸化膜ＯＭを形成する処理であり、吸収率向上支援部４０は、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を金属粉末１５の照射範囲Ａｒ１内における第一照射位置Ｐ１に第一スポット径φＡで照射すると同時に、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を第一照射位置Ｐ１に第一スポット径φＡで短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）に重畳して照射することで、酸化膜ＯＭを形成する。
【００８２】
これにより、予熱処理がなくとも、吸収率向上支援処理では、同じ径で照射されるパワー密度の高い短波長レーザ光Ｌ２、及び近赤外レーザ光Ｌ１の重畳照射により出力が上昇し、短時間で酸化膜ＯＭの形成が可能となり、効率的である。
【００８３】
（２−２．第二実施形態の変形態様）
上記第二実施形態では、造形処理を行なう際、第一実施形態と同様に、近赤外レーザ光Ｌ１のみの照射で実施した。しかしこの態様には限らない。造形処理は、吸収率向上支援処理（酸化膜形成処理）と同様、図９Ａと同様、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を、金属粉末１５の照射範囲Ａｒ１内における第一照射位置Ｐ１に第一スポット径φＡで照射すると同時に、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を第一照射位置Ｐ１に第一スポット径φＡで短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）に重畳して照射してもよい。これにより、コストは高くなるが、造形処理は、短時間で完了できる。
【００８４】
（２−３．第二実施形態の変形例１）
また、上記第二実施形態では、吸収率向上支援処理（酸化膜形成処理）を行なう際、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を金属粉末１５の照射範囲Ａｒ１内における第一照射位置Ｐ１に第一スポット径φＡで照射すると同時に、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を第一照射位置Ｐ１に第一スポット径φＡで短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）に重畳して照射した。また、造形部７０では、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を第一スポット径φＡで酸化膜ＯＭの形成位置である第一照射位置Ｐ１に照射して造形処理を実施した。
【００８５】
しかし、この態様には限らない。第二実施形態の変形例１として、吸収率向上支援部４０は、図１０に示すように、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を金属粉末１５の照射範囲Ａｒ１内における第三照射位置Ｐ３に第三スポット径φＣで照射すると同時に、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を第三スポット径φＣより径の小さな第四スポット径φＤで短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）に重畳して照射することで、酸化膜ＯＭを形成してもよい。つまり、吸収率向上支援部４０は、広範囲に照射した短波長レーザ光Ｌ２に、狭い範囲の近赤外レーザ光Ｌ１を重畳して照射してもよい。これにより、短波長レーザ光Ｌ２の照射については、酸化膜形成に寄与しながら大きなコストはかからない。
【００８６】
（２−４．第二実施形態の変形例２）
また、第二実施形態の変形例２として、第二実施形態の変形例１に対し造形部７０のみ変更してもよい。具体的には、造形部７０は、第二実施形態の変形例１の吸収率向上支援部４０と同様に、図１０に示すように、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を、金属粉末１５の照射範囲Ａｒ１内における第三照射位置Ｐ３に第三スポット径φＣで照射するのと同時に、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を第三スポット径φＣより径の小さな第四スポット径φＤで短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）に重畳して照射することで造形処理を実施してもよい。つまり、造形部７０は、広範囲に照射した短波長レーザ光Ｌ２に、狭い範囲の近赤外レーザ光Ｌ１を重畳して照射してもよい。これにより、短波長レーザ光Ｌ２の照射については、加熱に寄与しながら大きなコストはかからない。
【００８７】
＜３．第三実施形態＞
（３−１. 製造装置３００）
次に、第三実施形態について図１１に基づき説明する。第三実施形態の製造装置３００は、第一実施形態の製造装置１００に対して、造形光ビーム照射装置３０が異なる。具体的には、造形光ビーム照射装置３０と支援光ビーム照射装置４１とが一体となって、造形光及び支援光ビーム照射装置１３０を構成する。つまり、製造装置３００は、１台の造形光及び支援光ビーム照射装置１３０によって、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）と短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）との切替え照射が可能な構成である。よって、造形光及び支援光ビーム照射装置１３０は、支援光ビーム照射装置４１を備えているといえる。
【００８８】
つまり、製造装置３００は、チャンバ１０と、金属粉末供給装置２０と、造形光及び支援光ビーム照射装置１３０と、吸収率向上支援部１４０（膜厚推定部５０及び処理切替判定部６０）と、造形部７０と、を備える。吸収率向上支援部１４０及び造形部７０は、制御部４５に対応する制御部１４５に設けられる。よって、第一実施形態の製造装置１００に対して、異なる点のみ説明し、同様部分については、説明を省略する。また、同様の構成には、同じ符号を付して説明する場合がある。
【００８９】
造形光及び支援光ビーム照射装置１３０は、金属粉末供給装置２０によって、照射範囲Ａｒ１に、供給されたチャンバ１０内の金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面に近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）又は短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を照射する。近赤外レーザ光Ｌ１及び短波長レーザ光Ｌ２は、制御部１４５が備えるレーザ切替部４８の制御によって切替えられる。造形光及び支援光ビーム照射装置１３０は、レーザ発振器１３１、及びレーザヘッド１３２を備える。また、レーザ発振器１３１は、レーザ発振器１３１から発振された近赤外レーザ光Ｌ１及び短波長レーザ光Ｌ２をレーザヘッド１３２に伝送する光ファイバ１３５を備える。
【００９０】
レーザヘッド１３２は、図１１に示すように、チャンバ１０内の金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面から所定の距離を隔て、軸線が垂直となるよう配置される。レーザヘッド１３２は、レーザヘッド３２と同様の構成であるため、説明を省略する。吸収率向上支援部１４０は、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を用いて吸収率向上支援処理を実施する制御部である。
【００９１】
（３−２．製造方法）
次に、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を用いて造形物を積層造形する製造方法について，図１２のフローチャート２に基づき説明する。造形物の製造方法は、金属粉末供給工程Ｓ１０と、吸収率向上支援工程Ｓ１２０と、造形工程Ｓ１３０と、を備える。金属粉末供給工程Ｓ１０については、変更はないので説明を省略する。
【００９２】
吸収率向上支援工程Ｓ１２０では、吸収率向上支援部１４０の制御によって、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の金属粉末１５への吸収率を向上させるため、金属粉末１５に対して、所定の吸収率向上支援処理を行なう。吸収率向上支援工程Ｓ１２０は、酸化膜形成処理工程Ｓ１２０ａ、膜厚演算工程Ｓ１２０ｂ、膜厚判定工程１２０ｃ及び処理切替判定工程Ｓ１２０ｄを備える。
【００９３】
酸化膜形成処理工程Ｓ１２０ａ（吸収率向上支援工程Ｓ１２０）は、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）のみの照射によって酸化膜ＯＭを形成する（酸化膜形成処理）。このため、酸化膜形成処理工程Ｓ１２０ａでは、レーザ光照射制御部４９がレーザ切替部４８を制御し、短波長レーザ光照射部４６を作動させる。これにより、短波長レーザ光照射部４６が、造形光及び支援光ビーム照射装置１３０を作動させ、短波長レーザ光Ｌ２を薄膜層１５ａの表面に照射する。
【００９４】
短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）は、図１３Ａに示すように、照射範囲Ａｒ１内における薄膜層１５ａの表面の第二照射位置Ｐ２に、第二スポット径φＢで照射し酸化膜ＯＭを形成する。このとき、第二スポット径φＢは、短波長レーザ光Ｌ２が単独で薄膜層１５ａの表面に酸化膜ＯＭを形成可能とする比較的小さなスポット径である。つまり、短波長レーザ光Ｌ２は、パワー密度が大きなレーザ光である。そして、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）が照射される位置において、表面温度Ｔが、銅の融点近傍に近づくと酸化膜ＯＭが形成され始める。
【００９５】
膜厚演算工程Ｓ１２０ｂ（吸収率向上支援工程Ｓ１２０）では、膜厚推定部５０によって、薄膜層１５ａの表面に形成される酸化膜ＯＭの膜厚ｔを演算する。
膜厚判定工程１２０ｃ（吸収率向上支援工程Ｓ１２０）では、膜厚演算工程Ｓ１２０ｂで演算した酸化膜ＯＭの膜厚ｔが、所定の膜厚の範囲内に入っているか否かが、処理切替判定部６０によって判定される。
【００９６】
演算された酸化膜ＯＭの膜厚ｔが、所定の膜厚の範囲内である例えば、Ｂ（ｎｍ）〜Ａ（ｎｍ）内に入っていれば、当該位置における近赤外レーザ光Ｌ１の照射を停止し、処理切替判定工程Ｓ１２０ｄに移動する。しかし、膜厚ｔが、Ｂ（ｎｍ）〜Ａ（ｎｍ）の範囲内に入っていなければ、膜厚演算工程Ｓ１２０ｂに移動し、膜厚ｔが、Ｂ（ｎｍ）〜Ａ（ｎｍ）の範囲内に入るまで、Ｓ１２０ｂ及びＳ１２０ｃを繰り返し処理する。
【００９７】
処理切替判定工程Ｓ１２０ｄ（吸収率向上支援工程Ｓ１２０）では、処理切替判定部６０が、薄膜層１５ａにおいて形成されるべき複数の酸化膜ＯＭの全て（全箇所）が形成されてはおらず、形成されるべき酸化膜ＯＭがまだ残っていると判定したら、酸化膜形成処理工程Ｓ１２０ａに戻り、短波長レーザ光Ｌ２の照射位置を変更し、形成されていない次の酸化膜ＯＭの形成処理を行なう。そして、このような処理を繰り返し行ない、造形物を形成するために必要な複数の酸化膜ＯＭを照射範囲Ａｒ１内において全て形成する（図１３Ｂ参照）。
【００９８】
しかし、処理切替判定工程Ｓ１２０ｄにおいて、形成されるべき酸化膜ＯＭが全箇所形成されていると判定されると、処理切替判定部６０は，処理を酸化膜形成処理から造形処理に切り替え、造形工程Ｓ１３０に移動させる。このように、本実施形態においては、短波長レーザ光Ｌ２の照射によって、形成すべき全ての酸化膜ＯＭが、所定の膜厚に達した状態で形成されたと判定された場合に、吸収率向上支援処理から造形処理に切替える。
【００９９】
造形工程Ｓ１３０では、制御部１４５が備える造形部７０が、レーザ切替部４８を制御し、造形光及び支援光ビーム照射装置１３０を作動させる。これにより、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を、図１３Ｃの実線の円で示すように、薄膜層１５ａの表面の各酸化膜ＯＭの形成位置に第二スポット径φＢで照射する。
【０１００】
従って、近赤外レーザ光Ｌ１は、酸化膜ＯＭの形成により近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率が向上した金属粉末１５を良好に加熱し、短時間で溶融させて固化させ薄膜層１５ａを固化薄膜層１５ｂとして形成し造形物を積層造形する。そして、図１３Ｃの二点鎖線の円で示す全ての酸化膜ＯＭの形成位置における薄膜層１５ａを固化薄膜層１５ｂとして形成し終えたら、Ｓ１０に戻る。そして、金属粉末供給装置２０による次の薄膜層１５ａの形成から再度開始する。
【０１０１】
このように、第三実施形態においては、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）及び短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を、一つの造形光及び支援光ビーム照射装置１３０を備えるだけで実施できるので安価に製造できる。
【０１０２】
＜４．第四実施形態＞
（４−１. 製造装置４００）
なお、本発明は、第四実施形態として、上記第一〜第三実施形態の製造装置１００〜３００とは異なる構成を有する特開２００７−２１６２３５号公報に開示されるタイプの製造装置４００にも適用できる（図１４参照）。製造装置４００は、上記第一〜第三実施形態の製造装置１００〜３００と、金属粉末供給装置２０、造形光ビーム照射装置３０、及び造形光及び支援光ビーム照射装置１３０が異なる。その中でも特に、金属粉末供給装置２０の態様が異なる。
【０１０３】
製造装置４００は、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）及び短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を、レーザ切替部４８の制御によって一つの造形光及び支援光ビーム照射装置２３０を切替えながら照射する。よって、製造装置４００は、第三実施形態と同様、支援光ビーム照射装置４１を備えているといえる。
【０１０４】
また、これに加え、製造装置４００は、金属粉末供給装置２０に対応する金属粉末供給装置２２０を、レーザ光を出射するレーザヘッド２３２の外周側に一体的に備える。さらに、製造装置４００においては、金属粉末供給装置２２０及びレーザヘッド２３２はチャンバ２１０内に配置される。なお、このようなタイプの製造装置は公知であるので、詳細な説明については省略する。
【０１０５】
これにより、製造装置４００は、金属粉末１５をレーザヘッド２３２の外周部から金属粉末供給装置２２０によって照射範囲Ａｒ１内に噴射後、造形光及び支援光ビーム照射装置２３０から照射する短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）の照射によって酸化膜形成処理（吸収率向上支援処理）を行ない、薄膜層１５ａの表面に酸化膜ＯＭ（図１４では図略）を形成する。そして、酸化膜ＯＭの形成後、制御部１４５のレーザ切替部４８が、造形光及び支援光ビーム照射装置２３０のレーザ照射を短波長レーザ光Ｌ２から近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）に切替える。
【０１０６】
これにより、造形光及び支援光ビーム照射装置２３０から近赤外レーザ光Ｌ１を酸化膜ＯＭの形成位置に照射して、造形処理を行ない、三次元造形物を形成する。なお、吸収率向上支援工程及び造形工程は、第二実施形態の吸収率向上支援工程Ｓ１２０及び造形工程Ｓ１３０と同様である。これにより、製造装置４００によっても、第三実施形態の製造装置３００で製造する造形物と同様の三次元造形物が形成される。
【０１０７】
＜５．第五実施形態＞
（５−１. 製造装置５００）
次に、第五実施形態について図１５に基づき説明する。図１５に示す第五実施形態の製造装置５００は、第一実施形態の製造装置１００に対し、支援光ビーム照射装置４１を有していない。つまり、製造装置５００は、造形光ビーム照射装置３０によって、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）のみが照射される装置である。以降においては、主に第一実施形態の製造装置１００に対して異なる点のみ説明し、同様部分については、説明を省略する。また、同様の構成には、同じ符号を付して説明する場合がある。
【０１０８】
製造装置５００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、黒色皮膜形成装置２５０と、第一実施形態の制御部４５に対応する制御部２４５と、を備える。制御部２４５は、金属粉末供給制御部２５と、吸収率向上支援部２４０と、近赤外レーザ光照射部４７と、造形部７０と、を備える。
【０１０９】
吸収率向上支援部２４０は、照射範囲Ａｒ１に供給される金属粉末１５の表面に対して所定の吸収率向上支援処理を行なう。ここで、所定の吸収率向上支援処理とは、金属粉末１５が照射範囲Ａｒ１に供給された後に、金属粉末１５の表面に後述する黒色材料を付着させて黒色皮膜ＢＭを形成する処理である。
【０１１０】
黒色皮膜形成装置２５０は、チャンバ１０内に設けられる。黒色皮膜形成装置２５０は、制御部２４５が備える吸収率向上支援部２４０によって制御される。黒色皮膜形成装置２５０は、金属粉末供給装置２０によって照射範囲Ａｒ１に供給された後の金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面に、所定の吸収率向上支援処理として、黒色材料の一例であるカーボンブラックＣＢを噴射して付着させる。
【０１１１】
黒色皮膜形成装置２５０は、貯留容器（図略）内に貯留したカーボンブラックＣＢ（黒色材料）を、薄膜層１５ａの表面全面に噴射し吹きつけ可能であれば、どのような構成を有して形成されていてもよい。なお、カーボンブラックＣＢとは、工業的に品質制御して製造される炭素の微粒子であり、インキ、タイヤ等多くの分野で利用されている公知の材料であり、これ以上の詳細な説明については、省略する。カーボンブラックＣＢは、照射範囲Ａｒ１に供給された金属粉末１５（銅粉）の薄膜層１５ａの表面に薄く付着して、黒色皮膜ＢＭを形成する。
【０１１２】
なお、本実施形態において、黒色材料とは、その名のとおり黒色で形成された材料であり、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の吸収率が高い材料である。黒色材料の例としては、カーボンブラックＣＢ以外に、黒鉛、炭、黒色塗料（黒色インキ）等が挙げられる。黒色材料において、黒色の定義は、厳密ではなく、上述した黒鉛、炭、黒色塗料（黒色インキ）のような、通常、黒色と判断される程度の色であればよい。
【０１１３】
造形部７０は、吸収率向上支援処理（黒色皮膜ＢＭの形成）の実施後に、近赤外レーザ光照射部４７によって、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）を薄膜層１５ａの表面上に設定された所定の位置に照射する。このとき、所定の位置とは、これから作製すべき三次元造形物のスライスデータ（描画パターン）に基づく位置である。このように、造形部７０は、黒色皮膜ＢＭが形成された薄膜層１５ａの表面を加熱し、薄膜層１５ａを溶融させ、後に固化させて造形物を積層造形する造形処理を行なう。
【０１１４】
（５−２．製造方法）
次に、第五実施形態における造形物の製造方法について，図１６のフローチャート３に基づき説明する。造形物の製造方法は、金属粉末供給工程Ｓ１０と、吸収率向上支援工程Ｓ２２０と、造形工程Ｓ２３０と、造形終了確認工程Ｓ２４０とを備える。なお、金属粉末供給工程Ｓ１０は、フローチャート１と同様である。以降においては、主に第一実施形態のフローチャート１と異なる部分について説明する。
【０１１５】
吸収率向上支援工程Ｓ２２０では、吸収率向上支援部２４０の制御によって、黒色皮膜形成装置２５０が、照射範囲Ａｒ１に供給された後の金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面全面に、カーボンブラックＣＢを噴射して付着させ黒色皮膜ＢＭを形成する。黒色皮膜ＢＭの厚さは数μｍ〜十数μｍ程度でよい。ただし、この厚さに限定されるものではない。
【０１１６】
黒色皮膜ＢＭは、近赤外レーザ光Ｌ１を効率よく吸収し、迅速に昇温する。また、黒色皮膜ＢＭは、自身の昇温に伴い、付着する金属粉末１５を熱伝導によって迅速に昇温させるとともに保温し、金属粉末１５の昇温を補助する。これにより、酸化膜ＯＭが形成される上記実施形態と同様、黒色皮膜ＢＭの形成によって、金属粉末１５（銅粉末）に対する近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率が向上するといえる。
【０１１７】
造形工程Ｓ２３０（造形処理）では、制御部２４５の造形部７０が、造形光ビーム照射装置３０を作動させ、前述した薄膜層１５ａの表面における所定の照射位置に、所定の照射径で照射する（図略）。
【０１１８】
近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が、薄膜層１５ａの表面に形成される黒色皮膜ＢＭに照射されると、前述したように、黒色皮膜ＢＭは、迅速に昇温する。これに伴い、黒色皮膜ＢＭは、接触している金属粉末１５を熱伝導によって迅速に昇温させるとともに保温する。
【０１１９】
その後、昇温した薄膜層１５ａが融点（例えば１０６０℃）を超えると、薄膜層１５ａは、溶融して下方の固化薄膜層１５ｂと接合され積層造形される。このとき、金属粉末１５が溶融する際には、黒色皮膜ＢＭ（カーボンブラックＣＢ）は、すでに気化され、溶融した金属粉末１５には混入されない。
【０１２０】
ここで、黒色皮膜ＢＭ（カーボンブラックＣＢ）の気化について簡単に説明しておく。上記において、カーボンブラックＣＢ（黒色皮膜ＢＭ）の気化温度は、銅粉（金属粉末１５）の融点よりも高い。しかしながら、カーボンブラック（黒色皮膜ＢＭ）は、薄膜層１５ａの表面に薄く付着している。このため、近赤外レーザ光Ｌ１が照射される部分における黒色皮膜ＢＭの容積、つまり熱容量は小さい。従って、黒色皮膜ＢＭへの近赤外レーザ光Ｌ１の照射によって、黒色皮膜ＢＭは、金属粉末１５が融点に達する以前に気化温度まで到達可能である。これにより、造形処理において、黒色皮膜ＢＭ（カーボンブラックＣＢ）は、金属粉末１５が溶融する以前に気化し、金属粉末１５には混入しない。
【０１２１】
このようなプロセスで、金属粉末１５を、短時間で溶融させた後、固化させ薄膜層１５ａを固化薄膜層１５ｂとして形成し積層造形する。１つの薄膜層１５ａの表面における全てのスライスデータの所定の照射位置に近赤外レーザ光Ｌ１を照射し終えたら、造形終了確認工程Ｓ２４０に移行する。
【０１２２】
造形終了確認工程Ｓ２４０では、予め積層造形がされるものとして設定された複数の薄膜層１５ａの全てに対して積層造形がされたか否かが確認される。造形終了確認工程Ｓ２４０にて、まだ積層造形がされていない薄膜層１５ａがあると判定されると金属粉末供給工程Ｓ１０に戻る。そして、金属粉末供給装置２０による次の薄膜層１５ａの形成から再度開始する。
【０１２３】
以降、金属粉末供給装置２０によって薄膜層１５ａが照射範囲Ａｒ１に供給された後には、毎回、吸収率向上支援部２４０の制御により黒色皮膜ＢＭが、金属粉末１５の表面に形成される。このような処理の繰り返しにより、従来よりも短時間で三次元造形物を形成することができる。また、造形終了確認工程Ｓ２４０にて、予定された複数の薄膜層１５ａの積層造形が全て終了したと判定された場合には、プログラムを終了する。
【０１２４】
（５−３．その他）
なお、上記第五実施形態では、吸収率向上支援工程Ｓ２２０において、照射範囲Ａｒ１に供給された後の金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面全面に、黒色皮膜ＢＭが形成された。しかし、この態様には限らない。薄膜層１５ａの表面に形成する黒色皮膜ＢＭの範囲は、造形部７０が、造形処理を行なうため、金属粉末１５の薄膜層１５ａ表面に近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射する所定の照射位置に対応する範囲のみであってもよい。これにより、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が照射されない部分への黒色皮膜ＢＭの形成は行なわれないので、カーボンブラックＣＢの使用量が抑制できコスト低減が図れる。
【０１２５】
また、上記第五実施形態では、薄膜層１５ａが照射範囲Ａｒ１に全て供給された後に、薄膜層１５ａの表面にカーボンブラックＣＢが噴射され黒色皮膜ＢＭが形成された。しかしこの態様には限らない。黒色皮膜ＢＭは、金属粉末１５の薄膜層１５ａが照射範囲Ａｒ１に供給されるタイミングから少し遅れたタイミングで追従しながら、形成されてもよい。これによっても、同様の効果が得られる。
【０１２６】
また、上記第五実施形態では、照射範囲Ａｒ１に供給された後の金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面に、カーボンブラックＣＢを噴射し黒色皮膜ＢＭを形成した。しかし、この態様に限らない。その他の変形態様として、吸収率向上支援部２４０の吸収率向上支援処理により、以下のように製作しても良い。
【０１２７】
具体的には、照射範囲Ａｒ１に供給される前の金属粉末１５の原料（金属粉末集合体に相当）にカーボンブラックＣＢを混入するとともに攪拌する。これにより、原料の各金属粉末の表面にカーボンブラックＣＢを付着させ、黒色皮膜ＢＭつきの原料（金属粉末集合体）を製作する。
【０１２８】
この場合、金属粉末１５の原料が貯留される容器内にカーボンブラックＣＢを所定量投入し、手、又は機械によって攪拌すればよい（図略）。その後、カーボンブラックＣＢが外表面全面に付着した原料の各金属粉末が、金属粉末供給装置２０によって照射範囲Ａｒ１に供給されると、照射範囲Ａｒ１に供給された金属粉末１５の表面には、確実にカーボンブラックＣＢが付着された状態、即ち黒色皮膜ＢＭが形成された状態となっている。これにより、上記第五実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２９】
（４．上記実施形態による効果）
上述から明らかなように、上記第一〜第五実施形態によれば、造形物の製造装置１００〜５００は、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の照射によって金属粉末１５を焼結又は溶融によって固化させ積層造形する造形物の製造装置１００〜５００である。製造装置１００〜５００は、外気と内気との遮断が可能なチャンバ１０，２１０と、チャンバ１０，２１０の内部に設けられ、金属粉末１５を近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の照射範囲Ａｒ１に供給する金属粉末供給装置２０，２２０と、照射範囲Ａｒ１に供給されたチャンバ１０、２１０内の金属粉末１５（薄膜層１５ａ）の表面へ近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射する造形光ビーム照射装置３０（造形光及び支援光ビーム照射装置１３０，２３０）と、照射される近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の、金属粉末１５（薄膜層１５ａ）への吸収率を向上させるため、金属粉末１５（薄膜層１５ａ）に対して所定の吸収率向上支援処理を行なう吸収率向上支援部４０，１４０，２４０と、吸収率向上支援処理の実施後に、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射範囲Ａｒ１に供給された金属粉末１５（薄膜層１５ａ）に照射し、金属粉末１５（薄膜層１５ａ）を加熱し、焼結又は溶融によって固化させ積層造形する造形処理を行なう造形部７０と、を備える。
【０１３０】
このように、造形物の製造装置１００〜５００は、吸収率向上支援部４０，１４０，２４０によって、金属粉末１５（薄膜層１５ａ）に対する近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の吸収率を高める吸収率向上支援処理をおこなった後、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を金属粉末１５（薄膜層１５ａ）に照射する。このため、近赤外レーザ光Ｌ１は、金属粉末１５（薄膜層１５ａ）に良好に吸収される。従って、短時間の近赤外レーザ光Ｌ１の照射によって金属粉末１５（薄膜層１５ａ）は良好に加熱され焼結又は溶融によって固化されるので積層造形する時間を短くすることができ、低コストに製作可能となる。
【０１３１】
また、上記実施形態によれば、第一〜第三実施形態に係る造形物の製造装置１００〜３００は、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）と異なる波長の短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を、金属粉末１５（薄膜層１５ａ）へ照射する支援光ビーム照射装置４１を備える（又は備えると見なせる）。そして、吸収率向上支援部４０，１４０は、少なくとも短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を用いて吸収率向上支援処理を実施し、造形部７０は、少なくとも近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を用いて造形処理を実施する。
【０１３２】
短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）は、運用コストは高いが、金属粉末１５への吸収率が良好である。このため、大きな出力を必要としない吸収率向上支援処理における予熱処理や酸化膜形成処理には、低出力で照射すればよく比較的安価に実施ができる。そして、吸収率向上支援処理によって、金属粉末１５の吸収率が向上した状態で運用コストの安い近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）によって造形処理を行なうため、こちらも安価に製作できる。このように、各レーザ光Ｌ１，Ｌ２のそれぞれの特徴を生かすことで吸収率向上支援処理及び造形処理は、ともに安価となる。
【０１３３】
また、上記第一実施形態の変形態様、第一実施形態の変形例２、第二実施形態の変形態様、及び変形例２によれば、造形部７０は、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）及び短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）の両方を用いて造形処理を実施する。これにより、短時間で造形処理が実施できる。
【０１３４】
また、上記第一及び第二実施形態によれば、吸収率向上支援部４０，１４０は、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）及び短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）の両方を用いて吸収率向上支援処理を実施する。これにより、短時間で吸収率向上支援処理が実施できる。
【０１３５】
また、上記第一実施形態によれば、吸収率向上支援処理は、金属粉末１５（薄膜層１５ａ）の表面に酸化膜ＯＭを形成する処理である。そして、吸収率向上支援部４０は、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を金属粉末１５（薄膜層１５ａ）の照射範囲Ａｒ１内における第三照射位置Ｐ３に第三スポット径φＣで照射すると同時に、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を第三スポット径φＣより径の小さな第四スポット径φＤで支援光ビームに重畳して照射することで、酸化膜ＯＭを形成する。そして、造形部７０は、少なくとも近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を第四スポット径φＤで酸化膜ＯＭの形成位置に照射して造形処理を実施する。
【０１３６】
このように、酸化膜ＯＭの形成時には、広範囲（第三スポット径φＣ）を照射する短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）と、短波長レーザ光Ｌ２よりも狭い範囲（第四スポット径φＤ）で、短波長レーザ光Ｌ２に近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を重畳して照射することで、重畳部分では高出力となる。このため、短時間で酸化膜ＯＭの形成ができる。
【０１３７】
また、上記第一実施形態によれば、吸収率向上支援処理は、金属粉末１５（薄膜層１５ａ）を予熱し、且つ、予熱後に金属粉末１５（薄膜層１５ａ）の表面に酸化膜ＯＭを形成する処理である。そして、吸収率向上支援部４０は、少なくとも短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を金属粉末１５の照射範囲Ａｒ１内における第五照射位置Ｐ５に第五スポット径φＥで近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の照射前に照射して、予熱処理を実施する。その後、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を金属粉末１５の照射範囲Ａｒ１内における第五照射位置Ｐ５に第五スポット径φＥで照射すると同時に、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を、第五スポット径φＥより径の小さな第六スポット径φＦで短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）に重畳して照射することで、酸化膜ＯＭを形成する。造形部７０は、少なくとも近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を、第六スポット径φＦで酸化膜ＯＭの形成位置に照射して造形処理を実施する。
【０１３８】
このように、吸収率向上支援処理は金属粉末１５（薄膜層１５ａ）を予熱し、予熱後に金属粉末１５（薄膜層１５ａ）の表面に酸化膜ＯＭを形成する。これにより、酸化膜ＯＭを形成する時間が短縮できる。また、酸化膜ＯＭの形成時には、広範囲（第五スポット径φＥ）を照射する短波長レーザ光Ｌ２と、短波長レーザ光Ｌ２よりも狭い範囲（第六スポット径φＦ）で短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）に近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を重畳して照射することで、重畳部分では高出力となる。このため、短時間で酸化膜ＯＭの形成ができる。
【０１３９】
また、上記第一実施形態及び第一実施形態の変形態様によれば、吸収率向上支援部４０は、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を用いずに、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）を用いて予熱処理を実施する。このように、予熱の実施に対して、金属粉末１５への吸収率が低い近赤外レーザ光Ｌ１を用いないことによって、予熱処理にかかる時間はそれほど変わらないのに低コストで実施できる。
【０１４０】
また、上記第一〜第四実施形態によれば、金属粉末１５に対する近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の吸収率は、酸化膜ＯＭの膜厚との関係において、膜厚の増大方向への変化に対して極大値と極小値とが交互に出現する周期性を有するとともに酸化膜ＯＭの膜厚がゼロの場合に最も小さくなる特性を有する。そして、吸収率向上支援部４０，１４０では、ゼロを超えて形成される酸化膜ＯＭの所定の膜厚が、周期性を有する吸収率との関係において、酸化膜ＯＭの膜厚がゼロを超え、はじめに吸収率が極大値として出現する第一極大値ａに対応する第一極大膜厚Ａ以下の範囲内で設定される。これにより、酸化膜ＯＭを形成させずに、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を金属粉末に吸収させる場合と比較して、近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率は確実に向上する。
【０１４１】
また、上記第一〜第四実施形態によれば、吸収率向上支援部４０，１４０は、吸収率向上支援処理によって金属粉末１５（薄膜層１５ａ）の表面に形成される酸化膜ＯＭの膜厚を推定する膜厚推定部５０と、推定された酸化膜ＯＭの膜厚が所定の膜厚に達したか否かを判定し、所定の膜厚に達したと判定した場合に吸収率向上支援処理から造形部７０による造形処理に切替える処理切替判定部６０と、を備える。
【０１４２】
また、膜厚推定部５０は、酸化膜ＯＭが形成される金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面温度Ｔを測定する表面温度測定部５１と、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）若しくは重畳された短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）及び近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が、酸化膜ＯＭの形成のため金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面に照射された照射時間Ｈを計測する照射時間計測部５２と、測定された表面温度Ｔと計測された照射時間Ｈとに基づき、酸化膜ＯＭの推定膜厚を演算する酸化膜厚演算部５３と、を備える。これにより、酸化膜ＯＭの膜厚が精度よく推定でき、所望の吸収率向上の効果が良好に得られる。
【０１４３】
また、上記第一〜第四実施形態によれば、造形光ビームは、近赤外波長のレーザ光（近赤外レーザ光Ｌ１）であり、支援光ビームは、近赤外波長より波長が短い短波長のレーザ光（短波長レーザ光Ｌ２）である。このように、金属粉末１５の薄膜層１５ａを高い温度まで上昇させる必要のない吸収率向上支援処理のためには、主に運用コストが高いが吸収率のよい短波長の短波長レーザ光Ｌ２を使用し、金属粉末１５の薄膜層１５ａを高い温度まで上昇させる必要のある造形処理には、運用コストが低い近赤外波長の近赤外レーザ光Ｌ１を使用するので、低コストに実施できる。
【０１４４】
また、上記第一〜第五実施形態によれば、金属粉末１５は銅粉末である。これにより、市場において、ニーズの高い銅粉によって、金属ＡＭによる三次元造形物の製造ができる。
【０１４５】
また、上記第五実施形態によれば、吸収率向上支援処理は、金属粉末供給装置２０によって照射範囲Ａｒ１に供給される金属粉末１５の表面に黒色材料を付着させて黒色皮膜ＢＭを形成する処理である。そして、吸収率向上支援部２４０は、金属粉末１５が照射範囲Ａｒ１に供給される前、又は金属粉末１５が照射範囲Ａｒ１に供給された後における吸収率向上支援処理によって照射範囲Ａｒ１に供給される金属粉末１５の表面に黒色皮膜ＢＭを形成する。これにより、造形光ビームの照射時間を短縮できるので、短時間で吸収率向上支援処理が実施でき、低コスト化が図れる。
【０１４６】
また、上記第五実施形態によれば、吸収率向上支援処理の実施後に、造形部７０が金属粉末１５の表面に近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射して金属粉末１５を加熱し、焼結又は溶融によって固化させた際、黒色皮膜ＢＭは、固化させ積層造形した造形物内に残留しない。これにより、造形物の強度は高くなり、製品としての品質が向上する。
【０１４７】
また、上記第五実施形態によれば、吸収率向上支援部２４０は、チャンバ１０の内部に設けられ、金属粉末１５が照射範囲Ａｒ１に供給された後において、金属粉末１５の表面に黒色皮膜ＢＭを形成する黒色皮膜形成装置２５０を備える。このように、金属粉末１５が照射範囲Ａｒ１に供給された後に黒色皮膜ＢＭが形成されるので、余分な黒色皮膜ＢＭを金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面以外に付着させずにすみ、ムダが少なくなる。
【０１４８】
また、上記第五実施形態によれば、吸収率向上支援部２４０が、金属粉末１５の表面上において黒色皮膜ＢＭを形成する範囲は、吸収率向上支援処理の実施後に、造形部７０が、造形処理を行なうため、金属粉末１５の表面に近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射する所定の照射位置に対応する範囲である。このように、金属粉末１５の照射範囲Ａｒ１における薄膜層１５ａの表面全面に黒色皮膜ＢＭを付着させずにすむので、さらにムダが少ない。
【０１４９】
また、上記第五実施形態によれば、黒色皮膜ＢＭは、金属粉末供給装置２０によって金属粉末１５が照射範囲Ａｒ１に供給された後に毎回、吸収率向上支援部２４０により金属粉末１５の表面に形成される。これにより、金属粉末１５が照射範囲Ａｒ１に供給された後には毎回、短時間で積層造形できるので、完成物である三次元造形物が短時間で製作可能となる。
【０１５０】
また、上記第五実施形態の変形態様によれば、吸収率向上支援部２４０は、金属粉末１５が照射範囲Ａｒ１に供給される前において、黒色材料（カーボンブラックＣＢ）を金属粉末１５の原料である金属粉末集合体に混入し攪拌して金属粉末の表面に付着させ、黒色皮膜ＢＭを形成する。これによっても、上記第五実施形態と同様の効果が得られる。
【０１５１】
また、上記第一〜第五実施形態によれば、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の照射によって、金属粉末１５の薄膜層１５ａを焼結又は溶融によって固化させ積層造形する造形物の製造方法が、金属粉末１５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に供給する金属粉末供給工程Ｓ１０と、照射される近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の金属粉末１５への吸収率を向上させるため、金属粉末１５の薄膜層１５ａに対して所定の吸収率向上支援処理を行なう吸収率向上支援工程Ｓ２０，Ｓ１２０，Ｓ２２０と、吸収率向上支援処理の実施後に、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射範囲Ａｒ１に供給された金属粉末１５の薄膜層１５ａに照射し、金属粉末１５（薄膜層１５ａ）を加熱し、焼結又は溶融によって固化させ積層造形する造形処理を行なう造形工程Ｓ３０，Ｓ１３０と、を備える。これにより、製造装置１００〜５００で製造した三次元造形物と同様の低コストな三次元造形物が製造できる。
【０１５２】
また、上記第五実施形態によれば、吸収率向上支援工程Ｓ２２０は、金属粉末１５が照射範囲Ａｒ１に供給される前、又は金属粉末１５が照射範囲Ａｒ１に供給された後に実施される吸収率向上支援処理によって、照射範囲Ａｒ１に供給される金属粉末１５の表面に黒色皮膜ＢＭが形成された状態とする。このように、黒色皮膜ＢＭを形成するだけで近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を高吸収率で吸収でき低コスト化が図れる。
【０１５３】
（５．その他）
なお、上記第一〜第四実施形態においては、吸収率向上支援部４０，１４０による吸収率向上支援処理では、金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面に、所定の膜厚の酸化膜ＯＭを形成して、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の吸収率を向上させた。しかし、この態様には限らない。吸収率向上支援処理では、金属粉末１５の各銅粉表面に凹凸を形成し、これによって、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の吸収率を向上させてもよい。この場合、上記第一〜第四実施形態とは、吸収率向上支援工程Ｓ２０、Ｓ１２０の実施内容が異なってくるが、他の工程（金属粉末供給工程Ｓ１０、造形工程Ｓ３０，Ｓ１３０）については、同様に実施すればよい。
【０１５４】
各銅粉表面に凹凸を形成することにより、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の吸収率が向上することは公知の知見に基づくものであり、詳細な説明については省略する。なお、各銅粉表面に凹凸を形成させるためには、公知のアトマイズ法によって銅粉を作製する際に、銅粉を球形とするための形成条件とは異なる条件を採用することによって実現できる。これによっても、相応の効果は得られる。
【０１５５】
また、上記第一〜第四実施形態においては、吸収率向上支援工程Ｓ２０、Ｓ１２０によって、金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面に、短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）若しくは短波長レーザ光Ｌ２及び近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射することによって酸化膜ＯＭを形成した。しかし、この態様には限らず、酸化膜ＯＭは、加熱炉内で予め形成してもよい。これにより、酸化膜ＯＭを形成する効率は低下するが、造形工程Ｓ３０，Ｓ１３０だけをみた場合、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【０１５６】
また、上記第一〜第五実施形態では、金属粉末１５を銅粉とした。しかし、金属粉末は、銅粉に限らずアルミ粉等の低吸収率材料でもよい。ただし、第一〜第四実施形態においては、アルミ等の低吸収率材料を金属粉末として適用した場合、各金属毎に、レーザ光の吸収率−酸化膜厚特性が異なる。この場合、各金属毎に対応した吸収率−酸化膜厚特性を把握した上で、所定の膜厚を新たに設定すればよい。なお、低吸収率材料は、上記で説明したとおりであり、近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率が３０％以下の金属材料をいう。
【０１５７】
また、上記第一〜第四実施形態では、吸収率向上支援工程Ｓ２０、Ｓ１２０において、酸化膜ＯＭを、金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面に形成する際、膜厚推定部５０によって、形成される酸化膜ＯＭの膜厚を演算した。そして、所定の膜厚の酸化膜ＯＭが形成されるまでの間は、照射する短波長レーザ光Ｌ２（支援光ビーム）若しくは短波長レーザ光Ｌ２及び近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の出力は一定とした。しかし、この態様には限らない。膜厚推定部５０によって、演算した酸化膜ＯＭの膜厚が、所望の膜厚より小さい場合には、その後、レーザ光の照射の出力を上げて対応するようにしてもよい。つまり、演算した酸化膜ＯＭの膜厚に応じてフィードバック制御する態様としてもよい。これにより、より短時間で造形物の製造ができる。
【０１５８】
また、上記第一〜第四実施形態では、吸収率向上支援部４０，１４０の吸収率向上支援処理により形成する酸化膜ＯＭの膜厚の設定値は、周期性を有する吸収率との関係において、ゼロを超え、はじめに吸収率が極大値として出現する第一極大値ａに対応する第一極大膜厚Ａ以下の範囲内となるよう設定した。しかし、この態様には限らない。設定する酸化膜ＯＭの膜厚は、第一極大膜厚Ａを超える膜厚で設定してもよい。
【０１５９】
つまり、第一極大値ａに対応する第一極大膜厚Ａと第一極小値ａａに対応する第一極小膜厚ＡＡとの間の膜厚において、吸収率がｂ％〜ａ％の範囲内となるよう酸化膜の膜厚を設定してもよい。また、さらに大きな酸化膜の膜厚によって、吸収率が、ｂ％〜ａ％の範囲内となるよう酸化膜の膜厚を設定してもよい。
【０１６０】
また、上記第一〜第四実施形態では、短波長レーザ光Ｌ２及び近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の照射スポットの形状を円形として説明した。しかし、この態様に限らない。可能であれば、各レーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射スポットの形状は矩形でもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【０１６１】
また、上記第五実施形態では、造形光ビームとして近赤外レーザ光Ｌ１を適用したが、造形光ビームとして短波長レーザ光Ｌ２を適用してもよい。これにより、さらに三次元造形物の製造時間がさらに短縮できるので、高価な短波長レーザ光Ｌ２であっても、コスト低減に対して相応の効果が期待できる。
【符号の説明】
【０１６２】
１０，２１０：チャンバ、  １５：金属粉末、  １５ａ：薄膜層、  ２０，２２０：金属粉末供給装置、  ３０：造形光ビーム照射装置、  ３９：赤外線放射温度計、  ４０，１４０，２４０：吸収率向上支援部、  ４１：支援光ビーム照射装置、  ４５，１４５，２４５：制御部、  ５０：膜厚推定部、  ５１：表面温度測定部、  ５２：照射時間計測部、  ５３：酸化膜厚演算部、  ６０：処理切替判定部、  ７０：造形部、  １００，２００，３００，４００，５００：製造装置、  １３０，２３０：造形光及び支援光ビーム照射装置、  ２５０：黒色皮膜形成装置、  Ａｒ１：照射範囲、  ＢＭ：黒色皮膜、  Ｈ：照射時間、  Ｌ１：近赤外レーザ光（造形光ビーム）、  Ｌ２：短波長レーザ光（支援光ビーム）、  ＯＭ：酸化膜、  Ｐ１：第一照射位置、  Ｐ２：第二照射位置、  Ｐ３：第三照射位置、  Ｐ５：第五照射位置、  Ｓ１０：金属粉末供給工程、  Ｓ２０，Ｓ１２０，Ｓ２２０：吸収率向上支援工程、  Ｓ３０，Ｓ１３０：造形工程、  Ｔ：表面温度、  φＡ：第一スポット径、  φＢ：第二スポット径、  φＣ：第三スポット径、  φＤ：第四スポット径、  φＥ：第五スポット径。
【図１】
2017141505.tif 000003
【図２】
2017141505.tif 000004
【図３】
2017141505.tif 000005
【図４】
2017141505.tif 000006
【図５】
2017141505.tif 000007
【図６】
2017141505.tif 000008
【図７】
2017141505.tif 000009
【図８Ａ】
2017141505.tif 000010
【図８Ｂ】
2017141505.tif 000011
【図８Ｃ】
2017141505.tif 000012
【図８Ｄ】
2017141505.tif 000013
【図８Ｅ】
2017141505.tif 000014
【図９Ａ】
2017141505.tif 000015
【図９Ｂ】
2017141505.tif 000016
【図１０】
2017141505.tif 000017
【図１１】
2017141505.tif 000018
【図１２】
2017141505.tif 000019
【図１３Ａ】
2017141505.tif 000020
【図１３Ｂ】
2017141505.tif 000021
【図１３Ｃ】
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【図１４】
2017141505.tif 000023
【図１５】
2017141505.tif 000024
【図１６】
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