特開 2022-21918 積層造形方法および積層造形システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022021918

(43)【公開日】2022-02-03

(54)【発明の名称】積層造形方法および積層造形システム

(51)【国際特許分類】

   B22F 3/105 20060101AFI20220127BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20220127BHJP

   B29C 64/371 20170101ALI20220127BHJP

   B29C 64/393 20170101ALI20220127BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20220127BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20220127BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20220127BHJP

   B22F 3/16 20060101ALI20220127BHJP

【ＦＩ】

B22F3/105

B29C64/153

B29C64/371

B29C64/393

B33Y10/00

B33Y30/00

B33Y50/02

B22F3/16

【審査請求】有

【請求項の数】24

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020125819

(22)【出願日】2020-07-22

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2021-06-23

(71)【出願人】

【識別番号】000132725

【氏名又は名称】株式会社ソディック

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】新家 一朗

(72)【発明者】

【氏名】梶 俊夫

(72)【発明者】

【氏名】宮下 泰行

(72)【発明者】

【氏名】小林 勝彦

【テーマコード（参考）】

4F213

4K018

【Ｆターム（参考）】

4F213AC04

4F213AR07

4F213AR11

4F213WA25

4F213WB01

4F213WL02

4F213WL12

4F213WL46

4F213WL85

4K018CA44

4K018EA51

4K018EA60

(57)【要約】      （修正有）

【課題】複数の走査装置を用いて複数のレーザ光を同時に照射する上で、造形速度の向上と造形品質の安定化を両立した積層造形方法を提供する。
【解決手段】所定の造形領域に材料層を形成する材料層形成工程と、ｎ個の走査装置（但し、ｎは２以上の整数）で走査されたレーザ光を材料層の所定の照射領域に照射して固化層を形成する固化工程と、を繰り返す積層造形方法であって、照射領域を、同時に前記レーザ光が照射される分割領域のそれぞれの照射時間が等しくなるように、複数の第１分割線で（２ｎ－１）個以上の分割領域に分割する第１分割工程Ｓ１００と、隣接しない分割領域にレーザ光が同時に照射され、隣接する分割領域にレーザ光が同時に照射されないように、固化工程における分割領域の照射順序を決定する照射順序決定工程Ｓ１１０と、を備える、積層造形方法が提供される。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の造形領域に材料層を形成する材料層形成工程と、ｎ個の走査装置（但し、ｎは２以上の整数）で走査されたレーザ光を前記材料層の所定の照射領域に照射して固化層を形成する固化工程と、を繰り返す積層造形方法であって、
前記照射領域を、同時に前記レーザ光が照射される分割領域のそれぞれの照射時間が等しくなるように、複数の第１分割線で（２ｎ－１）個以上の前記分割領域に分割する第１分割工程と、
隣接しない前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射され、隣接する前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射されないように、前記固化工程における前記分割領域の照射順序を決定する照射順序決定工程と、を備える、積層造形方法。

【請求項2】

第１分割工程後、同時に前記レーザ光が照射される前記分割領域間の最短距離の大きさが所定の閾値以上であるかを判定する熱干渉判定工程と、
前記最短距離が前記閾値未満であるとき、前記最短距離の大きさが前記閾値以上となるよう、前記第１分割線を前記第１分割線に対して垂直な方向に移動させる第１分割線移動工程と、をさらに備える、請求項１に記載の積層造形方法。

【請求項3】

少なくとも各々の前記固化工程において、前記照射領域の直上に一定の方向に流れる不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程をさらに備え、
前記第１分割工程において、前記第１分割線は、前記不活性ガスの流れ方向に沿って設定され、
前記固化工程において、前記レーザ光は各々の前記分割領域において前記流れ方向の下流側から上流側にラスタ走査される、請求項１または請求項２に記載の積層造形方法。

【請求項4】

第１分割工程後、それぞれの前記分割領域について、判定対象となる分割領域である判定領域から発生するヒュームが前記判定領域と同時に前記レーザ光が照射される分割領域である同時照射領域に到達するヒューム干渉が発生するかを判定するヒューム干渉判定工程と、
前記ヒューム干渉が発生すると判定されたとき、前記流れ方向と交差する第２分割線で、前記照射領域を分割する第２分割工程と、をさらに備え、
前記第２分割工程後、前記第２分割線で分割された照射領域のそれぞれについて、前記第１分割工程および前記照射順序決定工程が再度行われる、請求項３に記載の積層造形方法。

【請求項5】

前記第２分割線は、前記流れ方向に直交する、請求項４に記載の積層造形方法。

【請求項6】

前記ヒューム干渉判定工程では、前記ヒューム干渉が発生すると判定されたとき、前記判定領域において前記同時照射領域に到達する前記ヒュームの発生源となり得る領域のうち前記流れ方向の最も下流側の点または前記同時照射領域において前記判定領域から発生する前記ヒュームが到達し得る領域のうち前記流れ方向の最も上流側の点をヒューム干渉点として算出し、
前記第２分割工程では、前記第２分割線は、少なくとも１つの前記ヒューム干渉点のうち前記流れ方向の最も上流側の点を通るよう設定される、請求項４または請求項５に記載の積層造形方法。

【請求項7】

前記ヒューム干渉判定工程では、前記流れ方向に対し所定の角度θを有し前記判定領域に前記流れ方向の上流側で接する第１の直線および前記流れ方向に対し所定の角度－θを有し前記判定領域に前記流れ方向の上流側で接する第２の直線が、前記同時照射領域上を通るかどうかを判定し、前記第１の直線または前記第２の直線と前記同時照射領域とが交わる点のうち、前記流れ方向の最も上流側の点を前記ヒューム干渉点として算出する、請求項６に記載の積層造形方法。

【請求項8】

前記ヒューム干渉判定工程では、前記流れ方向に対し所定の角度θを有し前記同時照射領域に前記流れ方向の下流側で接する第１の直線および前記流れ方向に対し所定の角度－θを有し前記同時照射領域に前記流れ方向の下流側で接する第２の直線が、前記判定領域上を通るかどうかを判定し、前記第１の直線または前記第２の直線と前記判定領域とが交わる点のうち、前記流れ方向の最も下流側の点を前記ヒューム干渉点として算出する、請求項６に記載の積層造形方法。

【請求項9】

前記第１分割工程では、同時に前記レーザ光が照射される前記分割領域のそれぞれの面積が等しくなるように前記照射領域が分割される、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の積層造形方法。

【請求項10】

前記第１分割工程では、照射領域がｎ×ｍ個（但し、ｍは２以上の整数）の前記分割領域に分割される、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の積層造形方法。

【請求項11】

前記第１分割工程では、照射領域が２ｎ個の前記分割領域に分割される、請求項１０に記載の積層造形方法。

【請求項12】

前記走査装置の数は２であり、
前記第１分割工程では、照射領域が４個の前記分割領域に分割される、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の積層造形方法。

【請求項13】

全ての前記走査装置におけるそれぞれの前記レーザ光の照射可能範囲は、前記造形領域の全体を含有する、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の積層造形方法。

【請求項14】

積層造形に係る指令が規定されたプロジェクトファイルを作成するＣＡＭ装置と、
前記プロジェクトファイルに基づき積層造形を行う積層造形装置と、を備え、
前記積層造形装置は、
所定の造形領域に材料層を形成する材料層形成装置と、
レーザ光を生成する光源および前記レーザ光を走査するｎ個の走査装置（但し、ｎは２以上の整数）を有し、前記レーザ光を前記材料層の所定の照射領域に照射して固化層を形成する照射装置と、を含み、
前記ＣＡＭ装置は、前記プロジェクトファイルの作成にあたり、
前記照射領域を、同時に前記レーザ光が照射される分割領域のそれぞれの照射時間が等しくなるように、複数の第１分割線で（２ｎ－１）個以上の前記分割領域に分割し、
隣接しない前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射され、隣接する前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射されないように、前記分割領域の照射順序を決定する、積層造形システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層造形方法および積層造形システムに関する。

【背景技術】

【0002】

三次元造形物の積層造形法としては種々の方式が知られている。例えば、粉末焼結積層造形法または粉末溶融積層造形法を実施する積層造形装置は、所望の三次元造形物が形成される領域である造形領域上に材料層を形成し、材料層の所定の照射領域にレーザ光を走査することで材料層を焼結または溶融させ固化層を形成する。そして、積層造形装置は、材料層の形成と固化層の形成を繰り返すことによって、複数の固化層を積層して三次元造形物を生成する。

【0003】

ここで、レーザ光を走査する走査装置を複数備える積層造形装置が公知である。例えば、特許文献１には、複数の走査装置からの光ビームを並列動作によって照射することで、効率良く三次元形状造形物を造形する製造方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４９１６３９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このように、複数の走査装置を用いて積層造形を行う場合において、造形速度の高速化という観点からは、複数の走査装置が同時に利用され、複数箇所同時にレーザ照射が行われることが好ましい。その一方で、各々の走査装置によって走査されたレーザ光は、互いに影響を及ぼさないことが求められる。例えば、２つの走査装置を用いて２箇所同時にレーザ照射を同時に行う場合、従来は、照射領域を２つの分割領域に分割し、一方の分割領域に対しては一方の走査装置を用いてレーザ光を走査し、他方の分割領域に対しては他方の走査装置を用いてレーザ光を走査するようにしていた。そうすると、分割領域の境界付近で２つのレーザ光の照射位置が近接する可能性があった。同時に照射されたレーザ光の照射位置が近接していた場合、照射位置の温度が上昇しすぎてしまう虞があり、ひいては、照射位置の温度が安定せず、造形品質に影響が出る可能性がある。本明細書では、複数のレーザ光の照射位置が近接することによる意図しない温度上昇を熱干渉と呼ぶ。

【0006】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、複数のレーザ光を同時に照射して造形速度を向上させるとともに、各々のレーザ光の干渉を防止して造形品質を安定化させた積層造形方法および積層造形システムを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によれば、所定の造形領域に材料層を形成する材料層形成工程と、ｎ個の走査装置（但し、ｎは２以上の整数）で走査されたレーザ光を前記材料層の所定の照射領域に照射して固化層を形成する固化工程と、を繰り返す積層造形方法であって、前記照射領域を、同時に前記レーザ光が照射される分割領域のそれぞれの照射時間が等しくなるように、複数の第１分割線で（２ｎ－１）個以上の前記分割領域に分割する第１分割工程と、隣接しない前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射され、隣接する前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射されないように、前記固化工程における前記分割領域の照射順序を決定する照射順序決定工程と、を備える、積層造形方法が提供される。

【0008】

また、本発明によれば、積層造形に係る指令が規定されたプロジェクトファイルを作成するＣＡＭ装置と、前記プロジェクトファイルに基づき積層造形を行う積層造形装置と、を備え、前記積層造形装置は、所定の造形領域に材料層を形成する材料層形成装置と、レーザ光を生成する光源および前記レーザ光を走査するｎ個の走査装置（但し、ｎは２以上の整数）を有し、前記レーザ光を前記材料層の所定の照射領域に照射して固化層を形成する照射装置と、を含み、前記ＣＡＭ装置は、前記プロジェクトファイルの作成にあたり、前記照射領域を、同時に前記レーザ光が照射される分割領域のそれぞれの照射時間が等しくなるように、複数の第１分割線で（２ｎ－１）個以上の前記分割領域に分割し、隣接しない前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射され、隣接する前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射されないように、前記分割領域の照射順序を決定する、積層造形システムが提供される。

【発明の効果】

【0009】

このような構成にすることにより、複数の走査装置を用いて複数のレーザ光を同時に照射しても、各々のレーザ光が互いに干渉することが防止される。これにより、高速かつ高品質の積層造形を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態に係る積層造形装置１００の概略構成図である。

【図2】材料層形成装置３の斜視図である。

【図3】リコータヘッド１１を上方から見た斜視図である。

【図4】リコータヘッド１１を下方から見た斜視図である。

【図5】照射装置１３の平面断面図である。

【図6】照射装置１３の一部を示す斜視図である。

【図7】図１のＡ－Ａ矢視断面図であり、不活性ガス給排機構の概略構成図である。

【図8】ＣＡＭ装置５２と制御装置９０を示すブロック図である。

【図9】照射領域Ｓの分割方法を示すフロー図である。

【図10】第１分割工程の説明図である。

【図11】熱干渉判定工程の説明図である。

【図12】第１分割線移動工程の説明図である。

【図13】ヒューム干渉判定工程の説明図である。

【図14】ヒューム干渉判定工程の説明図である。

【図15】ヒューム干渉判定工程の説明図である。

【図16】ヒューム干渉判定工程の説明図である。

【図17】ヒューム干渉判定工程の別の様態を示す説明図である。

【図18】第２分割工程の説明図である。

【図19】第２分割工程後に再度行われる、第１分割工程の説明図である。

【図20】ラスタ走査に係る走査線を示す図である。

【図21】積層造形装置１００を用いた三次元造形物の製造方法を示す図である。

【図22】積層造形装置１００を用いた三次元造形物の製造方法を示す図である。

【図23】積層造形装置１００を用いた三次元造形物の製造方法を示す図である。

【図24】第２の実施形態に係る積層造形装置２００の概略構成図である。

【図25】図２４のＢ－Ｂ矢視断面図である。

【図26】第１分割線の別の様態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

【0012】

＜１．積層造形装置１００＞
第１の実施形態の積層造形装置１００は、所望の三次元造形物を所定の厚みで分割してなる分割層毎に、材料層８２の形成と固化層８３の形成とを繰り返して、三次元造形物を形成する。図１に示すように、本発明の第１実施形態の積層造形装置１００は、チャンバ１と、材料層形成装置３と、照射装置１３と、不活性ガス給排機構と、を備える。

【0013】

（１．１．チャンバ１）
チャンバ１は、所望の三次元造形物が形成される領域である所要の造形領域Ｒを覆い、所定濃度の不活性ガスで満たされる。本明細書において不活性ガスとは、材料層８２や固化層８３と実質的に反応しないガスであり、材料の種類に応じて窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等から適当なものが選択される。

【0014】

チャンバ１の上面には、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の透過窓となるチャンバウィンドウ１ａが設けられる。チャンバウィンドウ１ａは、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を透過可能な材料で形成される。具体的には、チャンバウィンドウ１ａの材料は、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の種類に応じて、石英ガラスもしくはホウケイ酸ガラス又はゲルマニウム、シリコン、ジンクセレンもしくは臭化カリウムの結晶等から選択される。例えば、レーザ光Ｌ１，Ｌ２がファイバレーザ又はＹＡＧレーザの場合、チャンバウィンドウ１ａは石英ガラスで構成可能である。

【0015】

また、チャンバ１の上面には、チャンバウィンドウ１ａを覆うようにヒューム拡散部１７が設けられる。ヒューム拡散部１７は、円筒状の筐体１７ａと、筐体１７ａ内に配置された円筒状の拡散部材１７ｃとを備える。筐体１７ａと拡散部材１７ｃの間に不活性ガス供給空間１７ｄが設けられる。また、筐体１７ａの底面には、拡散部材１７ｃの内側に開口部１７ｂが設けられる。拡散部材１７ｃには多数の細孔１７ｅが設けられており、不活性ガス供給空間１７ｄに供給された清浄な不活性ガスは細孔１７ｅを通じて清浄室１７ｆに充満される。そして、清浄室１７ｆに充満された清浄な不活性ガスは、開口部１７ｂを通じてヒューム拡散部１７の下方に向かって噴出される。このような構成により、ヒュームのチャンバウィンドウ１ａへの付着を防止し、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射経路からヒュームを排除することができる。

【0016】

（１．２．材料層形成装置３）
図１および図２に示すように、材料層形成装置３はチャンバ１の内部に設けられ、造形領域Ｒを有するベース４と、ベース４上に配置されるリコータヘッド１１と、を備える。造形領域Ｒには、造形テーブル駆動装置６によって上下方向に移動可能である造形テーブル５が設けられる。造形にあたり、造形テーブル５上には、ベースプレート８１が配置されてもよい。ベースプレート８１が配置されるとき、ベースプレート８１上に１層目の材料層８２が形成される。なお、本実施形態の造形領域Ｒは矩形形状を有し、各辺は所定の水平１軸方向であるＸ軸、またはＸ軸に直交するＹ軸に平行であるが、これに限定されない。

【0017】

リコータヘッド１１は、図２に示すリコータヘッド駆動装置１２によって水平１軸方向に往復移動可能に構成される。

【0018】

図３および図４に示すように、リコータヘッド１１は、材料収容部１１ａと、材料供給口１１ｂと、材料排出口１１ｃとを備える。本実施形態においては、材料層８２を形成する材料として、金属の材料粉体が使用される。

【0019】

材料供給口１１ｂは、材料収容部１１ａの上面に設けられ、材料供給ユニット（不図示）から材料収容部１１ａに供給される材料粉体の受け口となる。材料排出口１１ｃは、材料収容部１１ａの底面に設けられ、材料収容部１１ａ内の材料粉体を排出する。材料排出口１１ｃは、材料収容部１１ａの長手方向に延びるスリット形状を有する。リコータヘッド１１の両側面には、ブレード１１ｆｂ，１１ｒｂが設けられる。ブレード１１ｆｂ，１１ｒｂは、材料排出口１１ｃから排出される材料粉体を平坦化して、材料層８２を形成する。なお、ブレード１１ｆｂ，１１ｒｂは、例えば、平板状のものであってもよいし、ブラシ状のものであってもよい。

【0020】

（１．３．照射装置１３）
図１に示すように、照射装置１３は、チャンバ１の上方に設けられる。照射装置１３は、ｎ個の走査装置（但し、ｎは２以上の整数）を含み、各々の走査装置はそれぞれレーザ光を走査可能に構成される。本実施形態においては、図５に示すように、照射装置１３は２個の走査装置、具体的には、レーザ光Ｌ１を走査する第１のガルバノスキャナ３２と、レーザ光Ｌ２を走査する第２のガルバノスキャナ４２とを含む。照射装置１３は、造形領域Ｒ上に形成される材料層８２の所定の照射領域Ｓにレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射して、照射位置の材料層８２を溶融または焼結させ、固化層８３を形成する。なお、照射領域Ｓは、造形領域Ｒ内に存在する各分割層におけるレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射範囲をいい、各分割層における固化層８３の輪郭形状で規定される領域とおおよそ一致する。

【0021】

図５に示すように、照射装置１３は、第１のレーザ光源３１と、第２のレーザ光源４１と、第１のアパーチャ３３と、第２のアパーチャ４３と、第１のフォーカス制御ユニット３４と、第２のフォーカス制御ユニット４４と、第１の調整レンズ３５と、第２の調整レンズ４５と、第１のガルバノスキャナ３２と、第２のガルバノスキャナ４２と、を備える。以下において、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の進路に沿って、相対的に第１のレーザ光源３１または第２のレーザ光源４１に近い側を上流側、第１のレーザ光源３１または第２のレーザ光源４１から遠い側を下流側とする。

【0022】

第１のレーザ光源３１および第２のレーザ光源４１は、それぞれ、レーザ光Ｌ１、レーザ光Ｌ２を生成する。レーザ光Ｌ１，Ｌ２は、材料粉体を焼結または溶融可能であればよく、例えば、ファイバレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザである。本実施形態においては、レーザ光Ｌ１，Ｌ２として、ファイバレーザが用いられる。後述するように、本実施形態においては、第１のレーザ光源３１および第２のレーザ光源４１によりそれぞれ生成されるレーザ光Ｌ１，Ｌ２を、第１のガルバノスキャナ３２および第２のガルバノスキャナ４２により各々走査する。但し、１つのレーザ光源により生成されるレーザ光を分割し、第１のガルバノスキャナ３２および第２のガルバノスキャナ４２により各々走査するよう構成してもよい。

【0023】

本実施形態に係る第１のアパーチャ３３と、第２のアパーチャ４３と、第１のフォーカス制御ユニット３４と、第２のフォーカス制御ユニット４４と、第１の調整レンズ３５と、第２の調整レンズ４５と、第１のガルバノスキャナ３２と、第２のガルバノスキャナ４２は、底面に開口部１４ａを有する筐体１４内に一体的に配置される。開口部１４ａには、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の透過窓となる照射装置ウィンドウ１４ｂが設けられる。照射装置ウィンドウ１４ｂは、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を透過可能な材料で形成される。具体的に、照射装置ウィンドウ１４ｂの材料は、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の種類に応じて、石英ガラスもしくはホウケイ酸ガラス又はゲルマニウム、シリコン、ジンクセレンもしくは臭化カリウムの結晶等から選択される。

【0024】

筐体１４には、第１のガルバノスキャナ３２および第１のフォーカス制御ユニット３４と電気的に接続される第１の制御基板３８と、第２のガルバノスキャナ４２および第２のフォーカス制御ユニット４４と電気的に接続される第２の制御基板４８が配置される。第１のガルバノスキャナ３２は、第１のＸ軸ガルバノミラー３２ａ、第１のＸ軸アクチュエータ３２ｃ、第１のＹ軸ガルバノミラー３２ｂ、および第１のＹ軸アクチュエータ３２ｄを備える。第２のガルバノスキャナ４２は、第２のＸ軸ガルバノミラー４２ａ、第２のＸ軸アクチュエータ４２ｃ、第２のＹ軸ガルバノミラー４２ｂ、および第２のＹ軸アクチュエータ４２ｄを備える。

【0025】

第１のレーザ光源３１および第２のレーザ光源４１は、それぞれ筐体１４の背面に配置される第１のコネクタ３７および第２のコネクタ４７を介して、第１のアパーチャ３３および第２のアパーチャ４３に各々接続される。第１のアパーチャ３３および第２のアパーチャ４３は、第１のレーザ光源３１からのレーザ光Ｌ１および第２のレーザ光源４１からのレーザ光Ｌ２の中心部のみを通過させる絞りである。これにより、照射するレーザ光Ｌ１，Ｌ２のエネルギー分布が安定する。

【0026】

第１のフォーカス制御ユニット３４は、第１の焦点制御レンズ３４ａと、第１の焦点制御レンズ３４ａを前後させる第１のモータ３４ｂと、を備える。第２のフォーカス制御ユニット４４は、第２の焦点制御レンズ４４ａと、第２の焦点制御レンズ４４ａを前後させる第２のモータ４４ｂと、を備える。本実施形態における第１の焦点制御レンズ３４ａおよび第２の焦点制御レンズ４４ａは、上流側が平面で、下流側が凸面である平凸レンズである。第１の焦点制御レンズ３４ａおよび第２の焦点制御レンズ４４ａは、それぞれ第１のモータ３４ｂおよび第２のモータ４４ｂによりレーザ光Ｌ１，Ｌ２の進路に沿って前後に移動可能であり、これにより、各焦点制御レンズ３４ａ，４４ａを透過するレーザ光Ｌ１，Ｌ２の焦点位置を調整することができる。

【0027】

第１の焦点制御レンズ３４ａおよび第２の焦点制御レンズ４４ａを各々透過したレーザ光Ｌ１，Ｌ２は、第１の調整レンズ３５および第２の調整レンズにより各々集光される。第１の調整レンズ３５および第２の調整レンズ４５は、上流側が平面で、下流側が凸面である平凸レンズである。第１の調整レンズ３５および第２の調整レンズ４５は、手動で位置の調整が可能であり、装置の組付時等に生じ得る光学系の誤差を微調整する。

【0028】

図６に示すように、第１のガルバノスキャナ３２は、第１の調整レンズ３５を透過したレーザ光Ｌ１を２次元走査する。具体的には、レーザ光Ｌ１は、第１のＸ軸アクチュエータ３２ｃにより回転される第１のＸ軸ガルバノミラー３２ａにより反射されて造形領域ＲのＸ軸方向に走査され、第１のＹ軸アクチュエータ３２ｄにより回転される第１のＹ軸ガルバノミラー３２ｂにより反射されて造形領域ＲのＹ軸方向に走査される。ここで、第１のガルバノスキャナ３２は、造形領域Ｒ上の任意の位置を照射可能に構成されることが望ましい。換言すれば、第１のガルバノスキャナ３２の照射可能範囲は、造形領域Ｒの全てを含有することが望ましい。

【0029】

第２のガルバノスキャナ４２は、第２の調整レンズ４５を透過したレーザ光Ｌ２を２次元走査する。具体的には、レーザ光Ｌ２は、第２のＸ軸アクチュエータ４２ｃにより回転される第２のＸ軸ガルバノミラー４２ａにより反射されて造形領域ＲのＸ軸方向に走査され、第２のＹ軸アクチュエータ４２ｄにより回転される第２のＹ軸ガルバノミラー４２ｂにより反射されて造形領域ＲのＹ軸方向に走査される。ここで、第２のガルバノスキャナ４２は、造形領域Ｒ上の任意の位置を照射可能に構成されることが望ましい。換言すれば、第２のガルバノスキャナ４２の照射可能範囲は、造形領域Ｒの全てを含有することが望ましい。

【0030】

図６において、対称面Ｐは、第１の調整レンズ３５および第２の調整レンズ４５をそれぞれ通過したレーザ光Ｌ１，Ｌ２の光軸から等距離にあり、造形領域Ｒに対して垂直な面である。第１のガルバノスキャナ３２の第１のＸ軸ガルバノミラー３２ａおよび第１のＹ軸ガルバノミラー３２ｂと、第２のガルバノスキャナ４２の第２のＸ軸ガルバノミラー４２ａおよび第２のＹ軸ガルバノミラー４２ｂとは、対称面Ｐについて互いに面対称となるように配置される。

【0031】

好ましくは、第１のガルバノスキャナ３２および第２のガルバノスキャナ４２の下流側のガルバノミラー、すなわち本実施形態においては第１のＸ軸ガルバノミラー３２ａおよび第２のＸ軸ガルバノミラー４２ａにおけるレーザ光Ｌ１，Ｌ２の反射位置が、造形領域Ｒの略中央位置の上方に位置するように構成される。

【0032】

以上のような構成の照射装置１３においては、第１のガルバノスキャナ３２の下流側のガルバノミラーである第１のＸ軸ガルバノミラー３２ａと、第２のガルバノスキャナ４２の下流側のガルバノミラーである第２のＸ軸ガルバノミラー４２ａとを、より近接させて設けることができる。これにより、第１のガルバノスキャナ３２によって走査されたレーザ光Ｌ１の入射角度と、第２のガルバノスキャナ４２によって走査されたレーザ光Ｌ２の入射角度とは、照射位置が同一であれば略一致する。ひいては、所定位置に照射されたレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射スポットの形状やエネルギー密度は、走査に使用されるのが第１のガルバノスキャナ３２であるか、第２のガルバノスキャナ４２であるかを問わず、略一定となり、造形品質が安定する。

【0033】

なお、以上に示した照射装置１３の構成は一例であり、２個以上の走査装置を含むものであればよい。例えば、照射装置は、走査装置として、４個のガルバノスキャナを含むものであってもよい。なお、全ての走査装置におけるそれぞれのレーザ光の照射可能範囲は、造形領域Ｒの全体を含有することが望ましい。このようにすれば、三次元造形物の形状や位置を問わず、複数の走査装置を同時に利用することができる。また、後述する照射領域Ｓの分割時の演算が容易となる。

【0034】

（１．４．不活性ガス給排機構）
照射装置１３で固化層８３を形成する際、ヒュームと呼ばれる煙が発生する。ヒュームはチャンバウィンドウ１ａ等の光学部材を汚染したり、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を遮蔽したりして、造形不良を引き起こす原因となる。そのため、不活性ガス給排機構は、チャンバ１に不活性ガスを供給するとともに、ヒュームを含んだ不活性ガスを排出し、チャンバ１内を清浄な状態に維持している。

【0035】

図７は、本実施形態の積層造形装置１００の側面図である。図７に示すように、本実施形態の不活性ガス給排機構は、不活性ガス供給装置１５と、ヒュームコレクタ１９と、供給口２１ａ，２１ｂと、排出口２２ａと、各部を接続する配管と、を備える。

【0036】

不活性ガス供給装置１５は、所定濃度の不活性ガスをチャンバ１に供給する。不活性ガス供給装置１５は、例えば、周囲の空気から不活性ガスを取り出す不活性ガス発生装置、または不活性ガスが貯留されたガスボンベである。本実施形態では、不活性ガス供給装置１５は、ＰＳＡ式窒素発生装置である。

【0037】

ヒュームコレクタ１９は、チャンバ１から排出された不活性ガスからヒュームの大部分を除去した上で、チャンバ１に返送する。ヒュームコレクタ１９は、例えば、電気集塵機または濾過式集塵機である。本実施形態では、ヒュームコレクタ１９は、乾式電気集塵機である。

【0038】

供給口２１ａは、チャンバ１の壁面に設けられ、不活性ガス供給装置１５およびヒュームコレクタ１９と接続される。供給口２１ａを介して、不活性ガス供給装置１５から所定濃度の不活性ガスがチャンバ１に供給される。また、供給口２１ａを介して、ヒュームコレクタ１９によってヒュームの大部分が除去された不活性ガスがチャンバ１に返送される。供給口２１ｂは、チャンバ１の上面に設けられ、不活性ガス供給装置１５と接続される。供給口２１ｂを介して、ヒューム拡散部１７の不活性ガス供給空間１７ｄへと、不活性ガスが供給される。チャンバウィンドウ１ａにヒュームが付着するのを防止するため、供給口２１ｂには、不活性ガス供給装置１５のみ接続されることが望ましい。

【0039】

排出口２２ａは、供給口２１ａが設けられる壁面と対向するチャンバ１の壁面に設けられ、ヒュームコレクタ１９と接続される。排出口２２ａを介して、ヒュームコレクタ１９にヒュームを含む不活性ガスが排出される。

【0040】

このような構成により、図７に白抜矢印で示すように、照射領域Ｓの直上において、図中左側から右側へと向かう不活性ガスの流れが形成される。ヒュームはこの不活性ガスの流れに乗り、チャンバ１から排出される。

【0041】

なお、不活性ガス給排機構は別の形態であってもよく、上記に具体的に示した実施形態に限定されない。例えば、供給口および排出口は、固化層８３を形成しているときに、照射領域Ｓの直上に不活性ガスが一定の方向に流れるように配置されればよく、その位置、形状および個数は限定されない。なお、１つの固化層８３の形成を開始してから当該固化層８３の形成を完了するまでの間で不活性ガスの流れ方向が一定であればよく、固化層８３毎に流れ方向は異なっていてもよい。

【0042】

（１．５．ＣＡＭ装置５２および制御装置９０）
図８には、ＣＡＭ装置５２および積層造形装置１００の制御装置９０の構成が概略的に示される。なお、本明細書では、積層造形装置１００とＣＡＭ装置５２とを含んで、積層造形システム３００という。

【0043】

ＣＡＭ装置５２は、ＣＡＤデータ等の所望の三次元造形物の形状を特定する造形形状データ、材料の種類、レーザ照射条件等に基づき、積層造形装置１００に対する指令が規定されたプロジェクトファイルを作成する。ＣＡＭ装置５２は、具体的にはＣＡＭソフトウェアがインストールされたコンピュータであり、所望の演算を行う演算装置５３と、演算に必要なデータ等が保存された記憶装置５４と、演算処理の過程で一時的に記憶する必要のある数値やデータを一時的に記憶するメモリ５５と、を有する。プロジェクトファイルの作成にあたり、三次元造形物は所定の厚み毎に分割され、分割された各層、すなわち分割層毎に、照射領域Ｓの形状が算出される。ＣＡＭ装置５２は、分割層毎に、照射領域Ｓを複数の分割領域に分割する。そして、ＣＡＭ装置５２は、隣接しない分割領域にレーザ光Ｌ１，Ｌ２が同時に照射され、隣接する分割領域にレーザ光Ｌ１，Ｌ２が同時に照射されないように、分割領域の照射順序を決定する。このようにして作成されたプロジェクトファイルは、制御装置９０に送られる。照射領域Ｓの分割方法については詳細を後述する。

【0044】

制御装置９０は、主制御装置９１と、照射制御装置３０と、を含む。主制御装置９１は、演算装置と記憶装置とメモリとを含み、ＣＡＭ装置５２が作成したプロジェクトファイルに従って各部を制御する。具体的に、主制御装置９１は、リコータヘッド駆動装置１２や造形テーブル駆動装置６を制御する。また、主制御装置９１はプロジェクトファイルのうち、レーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射位置等の指令を含む造形プログラムを照射制御装置３０に送る。照射制御装置３０は、演算装置と記憶装置とメモリとを含み、主制御装置９１から送られた造形プログラムに応じて照射装置１３を制御する。具体的に、照射制御装置３０は、第１のＸ軸アクチュエータ３２ｃおよび第１のＹ軸アクチュエータ３２ｄの回転角度を制御してレーザ光Ｌ１の照射位置を制御し、第１のレーザ光源３１を制御してレーザ光Ｌ１の強度やオン／オフの切り替えを行い、第１のモータ３４ｂの位置を制御してレーザ光Ｌ１の焦点位置の制御を行う。また、照射制御装置３０は、第２のＸ軸アクチュエータ４２ｃおよび第２のＹ軸アクチュエータ４２ｄの回転角度を制御してレーザ光Ｌ２の照射位置を制御し、第２のレーザ光源４１を制御してレーザ光Ｌ２の強度やオン／オフの切り替えを行い、第２のモータ４４ｂの位置を制御してレーザ光Ｌ２の焦点位置の制御を行う。なお、制御装置９０は、ＣＡＭ装置５２が作成したプロジェクトファイルの指令に基づいて、固化層８３の形成時、各々の分割領域においてレーザ光Ｌ１，Ｌ２を走査させるように照射装置１３を制御するよう構成されればよく、上述の実施形態に限定されない。

【0045】

＜２．照射領域Ｓの分割方法＞
ここで、ＣＡＭ装置５２がプロジェクトファイルを作成するにあたっての、照射領域Ｓの分割方法を説明する。図９に示すように、本実施形態の積層造形方法における照射領域Ｓの分割方法は、第１分割工程と、照射順序決定工程と、熱干渉判定工程と、第１分割線移動工程と、ヒューム干渉判定工程と、第２分割工程と、を備える。

【0046】

図１０には、所定の分割層における照射領域Ｓの一例が示される。前述の通り、本実施形態の造形領域Ｒは、Ｘ軸方向に延びる辺とＹ軸方向に延びる辺とからなる矩形形状を有する。照射領域Ｓは、造形領域Ｒ内に存在するレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射範囲である。本実施形態においては、照射領域Ｓの不活性ガスの流れ方向は、Ｙ軸方向に平行であり、図１０の下方から上方に向かう方向である。なお、照射領域Ｓの分割に係る演算上の不活性ガスの流れ方向は、積層造形装置１００における実際の不活性ガスの流れ方向と厳密に一致させる必要はなく、不活性ガス給排機構の供給口および排出口の位置や形状等から推定された方向であってよい。

【0047】

図１０に示すように、まず、第１分割工程（Ｓ１００）が行われる。分割工程では、照射領域Ｓが、同時にレーザ光が照射される分割領域のそれぞれの照射時間が等しくなるように、複数の第１分割線で、（２ｎ－１）個以上の分割領域に分割される。ｎは前述の通り、走査装置の数である。以下、分割領域を分割する個数を単に分割数という。なお、照射時間とは、ある照射領域Ｓまたは分割領域へのレーザ光Ｌの照射を開始してから、当該照射領域Ｓまたは当該分割領域に係る固化層８３の形成が完了し、レーザ光Ｌの照射を終了するまでの時間をいう。

【0048】

照射領域Ｓの分割数が（２ｎ－１）以上であれば、当該照射領域Ｓに係る固化層８３の形成開始から形成完了までの期間の少なくとも一部において、ｎ個の走査装置を使用して隣接しない複数の分割領域に対し同時に照射が行える。また、照射領域Ｓの分割数がｎ×ｍ（但し、ｍは２以上の整数）であれば、当該照射領域Ｓに係る固化層８３の形成開始から形成完了までの期間のより長い時間、ｎ個の走査装置を使用して隣接しない複数の分割領域に対し同時に照射が行える。特に、照射領域Ｓの分割数がｎ×ｍであり、同時にレーザ光が照射される分割領域の照射時間が実質的に同一であれば、当該照射領域Ｓに係る固化層８３の形成開始から形成完了までの期間の略全てにおいて、ｎ個の走査装置を使用して同時に照射が行える。そのため、第１分割工程における分割数はｎ×ｍであることが望ましい。また、演算を容易にする観点から、第１分割工程における分割数は２ｎであることがより望ましい。本実施形態においては、走査装置の数は２であり、第１分割工程では複数の第１分割線Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３によって、照射領域Ｓが４個の分割領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に分割される。

【0049】

積層造形において、照射時間と面積には実質的に比例関係がある。厳密には、レーザ光の照射位置をある走査線から次の走査線に移動させるまでの時間は走査線の本数に応じて増加するため、短い走査線を多数含む照射領域では面積に対し照射時間はわずかに長くなるが、微差である。そのため、第１分割工程において、同時にレーザ光が照射される分割領域のそれぞれの照射時間が等しくなるよう照射領域Ｓを分割するにあたり、具体的には、同時にレーザ光が照射される分割領域のそれぞれの面積が等しくなるように照射領域Ｓを分割してもよい。また、本発明において「照射時間が等しい」および「面積が等しい」とは、照射時間や面積が実質的に等しければよいことを示す。例えば、同時に照射される分割領域のうち、｛（最小の分割領域に係る照射時間または面積）／（最大の分割領域に係る照射時間または面積）｝の値は、０．９０以上であることが好ましく、０．９５以上であることがより好ましい。また、第１分割工程において、全ての分割領域の照射時間または面積を実質的に等しくする必要はなく、同時にレーザ光が照射されない分割領域のそれぞれの照射時間または面積は、等しくなくてもよい。具体的に、本実施形態の第１分割工程においては、分割領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４全ての照射時間および面積が実質的に等しくなるように照射領域Ｓを分割しているが、分割領域Ｄ１と分割領域Ｄ３、および分割領域Ｄ２と分割領域Ｄ４の各組において照射時間および面積が実質的に等しければよく、例えば、同時に照射されない分割領域Ｄ１と分割領域Ｄ２の照射時間および面積は異なっていてもよい。

【0050】

なお、第１分割線は、不活性ガスの流れ方向に沿って設定されることが好ましい。すなわち、本実施形態においては、第１分割線Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３はＹ軸方向に平行に設定される。これにより、所定の分割領域を照射する際、同時に照射される他の分割領域で発生したヒュームが、レーザ光に干渉することを抑制できる。

【0051】

第１分割工程後、照射順序決定工程（Ｓ１１０）が行われる。照射順序決定工程では、分割領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４において、隣接しない分割領域に同時にレーザ光Ｌ１，Ｌ２が照射され、隣接する分割領域に同時にレーザ光Ｌ１，Ｌ２が照射されないように、後述する固化工程における分割領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の照射順序が決定される。具体的には、分割領域Ｄ１と分割領域Ｄ３の組と、分割領域Ｄ２と分割領域Ｄ４の組のそれぞれに対して、同時にレーザ光Ｌ１，Ｌ２が照射されるように設定される。本実施形態では、分割領域Ｄ１および分割領域Ｄ３が１番目に同時にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射される分割領域として決定され、分割領域Ｄ２および分割領域Ｄ４が２番目に同時にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射される分割領域として決定される。なお、本実施形態では、第１分割工程の直後に照射順序決定工程を実施しているが、以降の工程で同時に照射される分割領域の組が把握できていればよく、照射順序決定工程を実施するタイミングは第１分割工程の直後に限定されない。

【0052】

第１分割工程後、熱干渉判定工程（Ｓ１２０）が行われる。熱干渉判定工程では、同時にレーザ光Ｌ１，Ｌ２が照射される分割領域間の最短距離の大きさが所定の閾値以上であるかが判定される。同時照射される分割領域間の最短距離の大きさが閾値未満であるとき、複数のレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射位置が近接し、熱干渉が発生する虞がある。なお、分割数が２ｎ以下であるとき、同時照射される分割領域間の最短距離の大きさと、隣接する第１分割線の間隔の大きさは一致する。そのため、分割数が２ｎ以下であるときは、熱干渉判定工程において、隣接する第１分割線の間隔の大きさは所定の閾値以上であるかを判定して、熱干渉の有無を判断してもよい。本実施形態では、第１分割線Ｎ１と第１分割線Ｎ２の間隔ｄ１２の大きさおよび第１分割線Ｎ２と第１分割線Ｎ３の間隔ｄ２３の大きさと、所定の閾値ｔ以上とを比較することにより、熱干渉の有無を判定する。間隔ｄ１２および間隔ｄ２３のいずれか一方が閾値ｔ未満であるとき、第１分割線移動工程（Ｓ１３０）を実施する。間隔ｄ１２および間隔ｄ２３がともに閾値ｔ以上であるとき、第１分割線移動工程を実施せず、次の工程に進む。

【0053】

図１１には、熱干渉が発生しうる照射領域Ｓａの一例が示される。本例において、走査装置の数は２であり、分割数は４である。照射領域Ｓａは、第１分割線Ｎ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａによって、４つの分割領域Ｄ１ａ，Ｄ２ａ，Ｄ３ａ，Ｄ４ａに分割される。このとき、第１分割線Ｎ１ａと第１分割線Ｎ２ａの間隔ｄ１２ａの大きさと、第１分割線Ｎ２ａと第１分割線Ｎ３ａの間隔ｄ２３ａの大きさは、いずれも閾値ｔ未満であり、熱干渉ありと判定される。

【0054】

熱干渉判定工程において熱干渉ありと判定された場合、第１分割線移動工程が行われる。第１分割移動工程では、同時にレーザ光Ｌ１，Ｌ２が照射される分割領域間の最短距離の大きさが閾値ｔ以上となるよう、第１分割線を第１分割線に対して垂直な方向に移動させる。本実施形態では、具体的に、間隔ｄ１２ａおよび間隔ｄ３４ａの大きさが閾値ｔ以上、好ましくは閾値ｔになるように、第１分割線Ｎ１ａを図中左側に、第１分割線Ｎ３ａを図中右側に、それぞれ移動させる。図１２は、第１分割線移動工程後の分割領域Ｄ１ａ，Ｄ２ａ，Ｄ３ａ，Ｄ４ａを示している。

【0055】

第１分割線移動工程により、同時にレーザ光が照射される分割領域のそれぞれの照射時間が均等とならなくなる可能性がある。また、分割領域の形状や閾値の値によっては、第１分割線が照射領域Ｓ上を通らなくなり、分割数が減少する場合もある。すなわち、第１分割線移動工程により、造形速度は多少低下する可能性がある。一方、熱干渉判定工程および第１分割線移動工程を実施することで、固化工程時における熱干渉の発生を抑制することができ、より高品質な三次元造形物を形成することができる。熱干渉判定工程および第１分割線移動工程を実施する場合、高い造形速度を維持しつつ熱干渉を抑制する上で、閾値ｔは熱干渉を抑制できる程度に小さい値であることが好ましい。閾値ｔは材料の種類や造形条件に応じて任意の値が設定されればよいが、例えば、約５ｍｍである。閾値ｔは、少なくとも、照射するレーザ光のスポット径の大きさ以上に設定される。

【0056】

第１分割工程後、好ましくは熱干渉判定工程において熱干渉があると判定された場合は第１分割線移動工程後、ヒューム干渉判定工程（Ｓ１４０）が行われる。以下、ヒューム干渉判定工程において、判定対象となる分割領域を判定領域、判定領域と同時にレーザ光が照射される分割領域を同時照射領域と呼ぶ。ヒューム干渉判定工程では、それぞれの分割領域について、判定領域から発生するヒュームが同時照射領域に到達するか、すなわちヒューム干渉が発生するかを判定する。ヒューム干渉が発生すると判定されたときは、判定領域において同時照射領域に到達するヒュームの発生源となり得る領域のうち流れ方向の最も下流側の点または同時照射領域において判定領域から発生するヒュームが到達し得る領域のうち流れ方向の最も上流側の点をヒューム干渉点として算出する。ヒューム干渉が発生するとき、所定の分割領域で発生したヒュームが当該分割領域と同時にレーザ光が照射される分割領域に到達して固化層８３の形成の妨げになる可能性がある。

【0057】

具体的には、まず、不活性ガスの流れ方向に対し所定の角度θを有し判定領域に流れ方向の上流側で接する第１の直線Ｖ１と、不活性ガスの流れ方向に対し所定の角度－θを有し判定領域に流れ方向の上流側で接する第２の直線Ｖ２と、を求める。そして、第１の直線Ｖ１または第２の直線Ｖ２が、同時照射領域上を通るかどうかを判定する。第１の直線Ｖ１または第２の直線Ｖ２が同時照射領域上を通る場合、ヒューム干渉ありと判定し、ヒューム干渉点を算出する。ここで、ヒューム干渉点は、第１の直線Ｖ１または第２の直線Ｖ２と同時照射領域とが交わる点のうち、流れ方向の最も上流側の点である。

【0058】

なお、同時照射領域が、判定領域の片側にしか存在していない場合、第１の直線Ｖ１と第２の直線Ｖ２のうち同時照射領域側に延びる一方のみが判定に使用されてもよい。走査装置の数が２であるとき、同時照射領域は、判定領域の片側にしか存在しない。

【0059】

角度θの値は材料の種類や造形条件、不活性ガスの流速等に応じて任意の値が設定されればよい。本実施形態の積層造形装置１００においては、角度θは３０°以下であることが好ましい。本実施形態の角度θは、例えば１０°である。

【0060】

また、本実施形態においては、所定の照射位置で生じたヒュームは放射状に拡散すると仮定して、ヒューム干渉の判定に第１の直線Ｖ１および第２の直線Ｖ２を使用するが、他の線や領域が判定に使用されてもよい。例えば、所定の関数に基づく２次曲線が判定に使用されてもよい。

【0061】

図１３には、分割領域Ｄ１を判定領域とするヒューム干渉判定工程が示される。分割領域Ｄ１の同時照射領域は、分割領域Ｄ３である。分割領域Ｄ１に不活性ガスの流れ方向の上流側で接する第１の直線Ｖ１が、分割領域Ｄ１と同時に照射される分割領域Ｄ３上を通るので、ヒューム干渉ありと判定される。そして、第１の直線Ｖ１と分割領域Ｄ３とが交わる点のうち、最も流れ方向の上流側の点が、ヒューム干渉点Ｐ１として算出される。

【0062】

図１４には、分割領域Ｄ２を判定領域とするヒューム干渉判定工程が示される。分割領域Ｄ２の同時照射領域は、分割領域Ｄ４である。分割領域Ｄ２に不活性ガスの流れ方向の上流側で接する第１の直線Ｖ１が、分割領域Ｄ２と同時に照射される分割領域Ｄ４上を通るので、ヒューム干渉ありと判定される。そして、第１の直線Ｖ１と分割領域Ｄ４とが交わる点のうち、最も流れ方向の上流側の点が、ヒューム干渉点Ｐ２として算出される。

【0063】

図１５には、分割領域Ｄ３を判定領域とするヒューム干渉判定工程が示される。分割領域Ｄ３の同時照射領域は、分割領域Ｄ１である。分割領域Ｄ３に不活性ガスの流れ方向の上流側で接する第２の直線Ｖ２は、分割領域Ｄ３と同時に照射される分割領域Ｄ１上を通らないので、ヒューム干渉なしと判定される。

【0064】

図１６には、分割領域Ｄ４を判定領域とするヒューム干渉判定工程が示される。分割領域Ｄ４の同時照射領域は、分割領域Ｄ２である。分割領域Ｄ４に不活性ガスの流れ方向の上流側で接する第２の直線Ｖ２が、分割領域Ｄ４と同時に照射される分割領域Ｄ２上を通るので、ヒューム干渉ありと判定される。そして、第２の直線Ｖ２と分割領域Ｄ２とが交わる点のうち、最も流れ方向の上流側の点が、ヒューム干渉点Ｐ４として算出される。

【0065】

このように、全ての分割領域を判定対象として、ヒューム干渉判定工程が行われる。いずれの分割領域においてもヒューム干渉なしと判定された場合、所定の分割層における照射領域Ｓの分割は終了する。

【0066】

なお、ヒューム干渉の判定は別の様態によってなされてもよく、例えば下記の手順で行われてもよい。まず、不活性ガスの流れ方向に対し所定の角度θを有し同時照射領域に流れ方向の下流側で接する第１の直線Ｖ１ａと、不活性ガスの流れ方向に対し所定の角度－θを有し同時照射領域に流れ方向の下流側で接する第２の直線Ｖ２ａと、を求める。そして、第１の直線Ｖ１ａまたは第２の直線Ｖ２ａが、判定領域上を通るかどうかを判定する。第１の直線Ｖ１ａまたは第２の直線Ｖ２ａが判定領域上を通る場合、ヒューム干渉ありと判定し、ヒューム干渉点を算出する。ここで、ヒューム干渉点は、第１の直線Ｖ１ａまたは第２の直線Ｖ２ａと判定領域とが交わる点のうち、流れ方向の最も下流側の点である。

【0067】

図１７には、別の様態のヒューム干渉判定工程が示される。分割領域Ｄ１を判定領域とするとき、分割領域Ｄ１の同時照射領域は、分割領域Ｄ３である。分割領域Ｄ１と同時に照射される分割領域Ｄ３に不活性ガスの流れ方向の下流側で接する第１の直線Ｖ１ａが、分割領域Ｄ１上を通るので、ヒューム干渉ありと判定される。そして、第１の直線Ｖ１ａと分割領域Ｄ１とが交わる点のうち、最も流れ方向の下流側の点が、ヒューム干渉点Ｐ１ａとして算出される。分割領域Ｄ２を判定領域とするとき、分割領域Ｄ２の同時照射領域は、分割領域Ｄ４である。分割領域Ｄ２と同時に照射される分割領域Ｄ４に不活性ガスの流れ方向の下流側で接する第１の直線Ｖ１ａが、分割領域Ｄ２上を通るので、ヒューム干渉ありと判定される。そして、第１の直線Ｖ１ａと分割領域Ｄ２とが交わる点のうち、最も流れ方向の下流側の点が、ヒューム干渉点Ｐ２ａとして算出される。分割領域Ｄ３を判定領域とするとき、分割領域Ｄ３の同時照射領域は、分割領域Ｄ１である。分割領域Ｄ３と同時に照射される分割領域Ｄ１に不活性ガスの流れ方向の下流側で接する第２の直線Ｖ２ａは、分割領域Ｄ３上を通らないので、ヒューム干渉なしと判定される。分割領域Ｄ４を判定領域とするとき、分割領域Ｄ４の同時照射領域は、分割領域Ｄ２である。分割領域Ｄ４と同時に照射される分割領域Ｄ２に不活性ガスの流れ方向の下流側で接する第２の直線Ｖ２ａが、分割領域Ｄ４上を通るので、ヒューム干渉ありと判定される。そして、第２の直線Ｖ２ａと分割領域Ｄ４とが交わる点のうち、最も流れ方向の下流側の点が、ヒューム干渉点Ｐ４ａとして算出される。

【0068】

少なくとも１つの分割領域においてヒューム干渉ありと判定された場合、すなわち少なくとも１つのヒューム干渉点が存在するとき、第２分割工程（Ｓ１５０）が行われる。第２分割工程では、流れ方向と交差する第２分割線Ｍで、照射領域Ｓを分割する。ここで、第２分割線Ｍは、不活性ガスの流れ方向に直交することが好ましい。また、第２分割線Ｍは、ヒューム干渉点のうち不活性ガスの流れ方向の最も上流側の点を通るよう設定されることが望ましい。このような第２分割線Ｍによれば、より効率よく照射領域Ｓの分割を行うことができる。本実施形態では、ヒューム干渉点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ４のうち、最も上流側の点はヒューム干渉点Ｐ１である。そこで、図１８に示すように、ヒューム干渉点Ｐ１を通り、不活性ガスの流れ方向に直交する第２分割線Ｍにより、照射領域Ｓを分割する。

【0069】

第２分割工程後、第２分割線Ｍで分割された照射領域Ｓのそれぞれについて、第１分割工程および照射順序決定工程が再度行われる。図１９は、２回目の第１分割工程が行われた照射領域Ｓを示している。照射領域Ｓは、第１分割線Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６，Ｎ７，Ｎ８，Ｎ９および第２分割線Ｍにより、８つの分割領域Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８，Ｄ９，Ｄ１０，Ｄ１１，Ｄ１２に分割される。本実施形態では、分割領域Ｄ５と分割領域Ｄ７、分割領域Ｄ６と分割領域Ｄ８、分割領域Ｄ９と分割領域Ｄ１１、分割領域Ｄ１０と分割領域Ｄ１２の各組に対してレーザ光Ｌ１，Ｌ２が同時に照射されるので、各組の照射時間ひいては面積は、実質的に等しくなるよう分割される。なお、照射順序決定工程にあたり、不活性ガスの下流側に位置する分割領域、すなわち分割領域Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８から先に照射されるように照射順序が決定されることが望ましい。例えば、本実施形態では、分割領域Ｄ５および分割領域Ｄ７が１番目に同時にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射される分割領域として決定され、分割領域Ｄ６および分割領域Ｄ８が２番目に同時にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射される分割領域として決定され、分割領域Ｄ９および分割領域Ｄ１１が３番目に同時にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射される分割領域として決定され、分割領域Ｄ１０および分割領域Ｄ１２が４番目に同時にレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射される分割領域として決定される。

【0070】

その後も同様に熱干渉判定工程およびヒューム干渉判定工程を行い、熱干渉ありと判定された場合は第１分割線移動工程を、ヒューム干渉ありが判定された場合は第２分割工程を再度行う。以上の手順がヒューム干渉なしと判定されるまで繰り返される。こうして、所定の分割層に係る照射領域Ｓの分割領域およびその照射順序が確定する。以上の工程が、各分割層に係る照射領域Ｓ毎に行われ、プロジェクトファイルが生成される。

【0071】

なお、各分割領域にレーザ光を照射するにあたり、レーザ光は例えばラスタ走査される。プロジェクトファイルは、ラスタ走査に係る走査線の位置および走査線の照射順序も規定している。ここで、分割領域Ｄ１２を例にして、ラスタ走査を説明する。図２０は、分割領域Ｄ１２の拡大図であり、分割領域Ｄ１２における走査線を概略的に示している。まず、分割領域Ｄ１２は、所定幅ｗを有するラスタ領域に分割される。図２０の破線はラスタ領域の分割線を示している。そして、ラスタ領域の長手方向と直交する方向に沿って、所定のピッチｐ毎に走査線が設定される。図２０の実線矢印は走査線の走査方向を示しており、走査線に沿ってレーザ光が走査される。ヒュームの影響を抑えて造形する上で、ラスタ走査は、不活性ガスの流れ方向の下流側から上流側に向かって行われることが望ましい。具体的に、図２０で示す分割領域Ｄ１２に対してレーザ光をラスタ走査する場合、図中右上のラスタ領域を始点とし、図中左下のラスタ領域を終点として、順番にラスタ走査が行われる。各々のラスタ領域では、図中左上の走査線を始点とし、図中右下の走査線を終点として、順番にラスタ走査が行われる。

【0072】

＜３．三次元造形物の製造方法＞
次に、上述の手順で照射領域Ｓを分割して生成されたプロジェクトファイルに基づき、積層造形装置１００で行われる三次元造形物の製造方法について説明する。本実施形態の積層造形方法における三次元造形物の製造方法は、材料層形成工程と、固化工程と、不活性ガス供給工程と、を備える。材料層形成工程は、所定の造形領域Ｒに材料層８２を形成する。固化工程は、ｎ個の走査装置、本実施形態では２個の走査装置で走査されたレーザ光Ｌ１，Ｌ２を材料層８２の所定の照射領域に照射して固化層８３を形成する。材料層形成工程および固化工程は繰り返し実施される。

【0073】

不活性ガス供給工程は、少なくとも各々の固化工程において、照射領域Ｓの直上に一定の方向に流れる不活性ガスを供給する。本実施形態においては、不活性ガス供給工程は積層造形中常時行われる。また、固化工程において、レーザ光Ｌ１，Ｌ２は各々の分割領域において不活性ガスの流れ方向の下流側から上流側にラスタ走査される。また、前述の通り、照射領域Ｓを分割する第１分割線は、不活性ガスの流れ方向に沿って設定されている。このような構成により、不活性ガスの流れ方向の下流側、すなわちヒュームの流れ方向の下流側から上流側に向かって固化層８３を形成することができるので、ヒュームの影響を抑制して造形を行うことができる。

【0074】

まず、１回目の材料層形成工程が行われる。図２１に示すように、造形テーブル５上にベースプレート８１を載置した状態で造形テーブル５の高さを適切な位置に調整する。この状態で、リコータヘッド１１を造形領域Ｒの左側から右側に移動させることにより、ベースプレート８１上に１層目の材料層８２が形成される。

【0075】

次に、１回目の固化工程が行われる。図２２に示すように、１層目の材料層８２の所定の照射領域Ｓにレーザ光Ｌ１，Ｌ２を照射することによって、１層目の材料層８２を固化させ、１層目の固化層８３を得る。本実施形態においては、第１のガルバノスキャナ３２によって走査されるレーザ光Ｌ１と、第２のガルバノスキャナ４２によって走査されるレーザ光Ｌ２は、それぞれが担当する分割領域に同時に照射される。各分割領域と照射順序が適切に設定されているので、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ２は、互いに干渉しない。なお、所定の分割領域の照射が、当該分割領域と同時に照射される他の分割領域の照射が完了するよりも先に完了した場合、当該分割領域を担当する走査装置は、当該分割領域と同時に照射される他の分割領域の照射が完了するまで待機する。

【0076】

続いて、２回目の材料層形成工程が行われる。１層目の固化層８３を形成後、造形テーブル５の高さを材料層８２の１層分下げる。この状態で、リコータヘッド１１を造形領域Ｒの右側から左側に移動させることにより、１層目の固化層８３を覆うように２層目の材料層８２が形成される。そして２回目の固化工程が行われる。上述と同様の方法で、２層目の材料層８２の所定の照射領域Ｓにレーザ光Ｌ１、Ｌ２を照射することによって、２層目の材料層８２を固化させ、図２３に示すように２層目の固化層８３を得る。

【0077】

所望の三次元造形物が得られるまで、材料層形成工程および固化工程が繰り返され、複数の固化層８３が積層される。隣接する固化層８３は、互いに強く固着される。

【0078】

＜４．他の実施形態＞
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、以下の態様によっても実施することができる。

【0079】

図２４および図２５は、第２の実施形態の積層造形装置２００を示している。なお、第１の実施形態と同等の部材については詳細な説明を省略する。第２の実施形態に係る積層造形装置２００は、固化層８３に対して切削加工を行う切削装置７を備えている。チャンバ１は、三次元造形物の形成を行う造形室と、切削装置のＸ軸駆動装置７１およびＹ軸駆動装置７２の大部分が収容される駆動室とに、蛇腹１８によって仕切られている。造形室と駆動室との間には、不活性ガスが通過できるだけのわずかな隙間である連通部が存在している。

【0080】

切削装置７は、造形室内に配置されスピンドル７５を内蔵する加工ヘッド７４と、加工ヘッド７４をＸ軸方向に移動させるＸ軸駆動装置７１と、加工ヘッド７４をＹ軸方向に移動させるＹ軸駆動装置７２と、加工ヘッド７４を鉛直方向であるＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動装置７３と、を備える。スピンドル７５は、エンドミルなどの切削工具を装着して回転させることができるように構成されている。このような切削装置７により、三次元造形物の造形中に、固化層８３の表面や不要部分に対して切削加工を施してもよい。

【0081】

本実施形態の不活性ガス給排機構は、第１の不活性ガス供給装置１５ａと、第２の不活性ガス供給装置１５ｂと、ヒュームコレクタ１９と、供給口２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅと、排出口２５ａ，２５ｂ，２５ｃと、仕切板２３ａと、上部案内板２３ｂと、下部案内板２３ｃと、ファン２３ｄと、整流板２３ｅと、各部を接続する配管と、を備える。

【0082】

第１の不活性ガス供給装置１５ａは、第２の不活性ガス供給装置１５ｂよりもより高濃度の不活性ガスを供給できるものが望ましく、例えば、第１の不活性ガス供給装置１５ａはＰＳＡ式窒素発生装置であり、第２の不活性ガス供給装置１５ｂは膜分離式窒素発生装置である。

【0083】

供給口２４ａは、リコータヘッド１１の一方の側面に設けられる。供給口２４ｂは、供給口２４ａが設けられた側と反対側のベース４の端面上に敷設された配管に設けられる。供給口２４ａおよび供給口２４ｂはそれぞれ第１の不活性ガス供給装置１５ａに接続され、リコータヘッド１１の移動位置に応じて、択一的に供給口２４ａまたは供給口２４ｂを通じて所定の圧力と流量の不活性ガスがチャンバ１に供給される。すなわち、照射領域Ｓに対して供給口２４ａが対面する位置にあるときは供給口２４ａを通じて不活性ガスが供給され、照射領域Ｓに対して供給口２４ａが対面しない位置にあるときは供給口２４ｂを通じて不活性ガスが供給される。供給口２４ｃは、供給口２４ｂが設けられた側のチャンバ１の側壁に設けられる。供給口２４ｃはヒュームコレクタ１９と接続され、供給口２４ｃを介して、ヒュームコレクタ１９によってヒュームの大部分が除去された不活性ガスがチャンバ１に返送される。供給口２４ｄは、チャンバ１の上面に設けられ、第１の不活性ガス供給装置１５ａと接続される。供給口２４ｄを介して、ヒューム拡散部１７の不活性ガス供給空間１７ｄへと、不活性ガスが供給される。供給口２４ｅは、駆動室の上部に設けられ、第２の不活性ガス供給装置１５ｂと接続される。第２の不活性ガス供給装置１５ｂから駆動室に供給された不活性ガスは、造形室と駆動室との間の連通部を通り、造形室内に供給される。

【0084】

供給口２４ｂおよび供給口２４ｃが設けられた側と反対側のチャンバ１の側壁を覆うように仕切板２３ａが設けられる。仕切板２３ａと側壁とで区切られる空間のチャンバ１の上面に排出口２５ａが設けられ、仕切板２３ａ付近のチャンバ１の照射領域Ｓ側の上面に排出口２５ｂが設けられる。また、排出口２５ｂの下には、排出口２５ｂを囲むように仕切板２３ａ側に断面Ｌ字状に延びる上部案内板２３ｂが設けられる。仕切板２３ａの下端には、下部が照射領域Ｓ側に延びる下部案内板２３ｃが設けられ、仕切板２３ａと下部案内板２３ｃとの間には所定の間隙が形成される。間隙は、造形室の中央より下側の高さに位置する。間隙付近には仕切板２３ａと側壁とで区切られる空間に不活性ガスを吸引する複数のファン２３ｄが設けられ、各ファン２３ｄの両端には上方向に延びる整流板２３ｅが設けられる。仕切板２３ａ付近に送られた不活性ガスは、間隙または下部案内板２３ｃの下から、仕切板２３ａと側壁とで区切られる空間を通り、排出口２５ａへと送られる。また、間隙から回収しきれなかった不活性ガスは仕切板２３ａに沿って上昇し、上部案内板２３ｂに案内されて排出口２５ｂへと送られる。排出口２５ｃは、リコータヘッド１１の供給口２４ａが設けられていない側の側面に設けられる。排出口２５ａ、排出口２５ｂおよび排出口２５ｃを通じて、不活性ガスがチャンバ１から排出され、ヒュームコレクタ１９へと送られる。

【0085】

このような構成により、図２５に白抜矢印で示すように、照射領域Ｓの直上において、図中左側から右側へと向かう不活性ガスの流れが形成される。ヒュームはこの不活性ガスの流れに乗り、チャンバ１から排出される。

【0086】

また、第１の実施形態においては、第１分割線は直線であったが、実質的に同時にレーザ光が照射される分割領域のそれぞれの照射時間が実質的に等しくなるように分割できる線であれば、直線でなくてもよい。例えば、図２６には、第１分割線Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂによって、４つの分割領域Ｄ１ｂ，Ｄ２ｂ，Ｄ３ｂ，Ｄ４ｂに分割された所定の照射領域Ｓｂが示される。照射領域Ｓｂ内の斜線は、ラスタ走査に係る走査線を示している。第１分割線Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂは、走査線を極力切断しないように、ジグザグな線として設定される。

【0087】

以上、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0088】

１：チャンバ、１ａ：チャンバウィンドウ、３：材料層形成装置、４：ベース、５：造形テーブル、６：造形テーブル駆動装置、７：切削装置、１１：リコータヘッド、１１ａ：材料収容部、１１ｂ：材料供給口、１１ｃ：材料排出口、１１ｆｂ：ブレード、１１ｒｂ：ブレード、１２：リコータヘッド駆動装置、１３：照射装置、１４：筐体、１４ａ：開口部、１４ｂ：照射装置ウィンドウ、１５：不活性ガス供給装置、１５ａ：第１の不活性ガス供給装置、１５ｂ：第２の不活性ガス供給装置、１７：ヒューム拡散部、１７ａ：筐体、１７ｂ：開口部、１７ｃ：拡散部材、１７ｄ：不活性ガス供給空間、１７ｅ：細孔、１７ｆ：清浄室、１８：蛇腹、１９：ヒュームコレクタ、２１ａ：供給口、２１ｂ：供給口、２２ａ：排出口、２３ａ：仕切板、２３ｂ：上部案内板、２３ｃ：下部案内板、２３ｄ：ファン、２３ｅ：整流板、２４ａ：供給口、２４ｂ：供給口、２４ｃ：供給口、２４ｄ：供給口、２４ｅ：供給口、２５ａ：排出口、２５ｂ：排出口、２５ｃ：排出口、３０：照射制御装置、３１：第１のレーザ光源、３２：第１のガルバノスキャナ、３２ａ：第１のＸ軸ガルバノミラー、３２ｂ：第１のＹ軸ガルバノミラー、３２ｃ：第１のＸ軸アクチュエータ、３２ｄ：第１のＹ軸アクチュエータ、３３：第１のアパーチャ、３４：第１のフォーカス制御ユニット、３４ａ：第１の焦点制御レンズ、３４ｂ：第１のモータ、３５：第１の調整レンズ、３７：第１のコネクタ、３８：第１の制御基板、４１：第２のレーザ光源、４２：第２のガルバノスキャナ、４２ａ：第２のＸ軸ガルバノミラー、４２ｂ：第２のＹ軸ガルバノミラー、４２ｃ：第２のＸ軸アクチュエータ、４２ｄ：第２のＹ軸アクチュエータ、４３：第２のアパーチャ、４４：第２のフォーカス制御ユニット、４４ａ：第２の焦点制御レンズ、４４ｂ：第２のモータ、４５：第２の調整レンズ、４７：第２のコネクタ、４８：第２の制御基板、５２：ＣＡＭ装置、５３：演算装置、５４：記憶装置、５５：メモリ、７１：Ｘ軸駆動装置、７２：Ｙ軸駆動装置、７３：Ｚ軸駆動装置、７４：加工ヘッド、７５：スピンドル、８１：ベースプレート、８２：材料層、８３：固化層、９０：制御装置、９１：主制御装置、１００：積層造形装置、２００：積層造形装置、３００：積層造形システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【手続補正書】

【提出日】2021-03-31

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の造形領域に材料層を形成する材料層形成工程と、ｎ個の走査装置（但し、ｎは２以上の整数）で走査されたレーザ光を前記材料層の所定の照射領域に照射して固化層を形成する固化工程と、を繰り返す積層造形方法であって、
前記照射領域を、同時に前記レーザ光が照射される分割領域のそれぞれの照射時間が等しくなるように、複数の第１分割線で（２ｎ－１）個以上の前記分割領域に分割する第１分割工程と、
隣接しない前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射され、隣接する前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射されないように、前記固化工程における前記分割領域の照射順序を決定する照射順序決定工程と、
第１分割工程後、同時に前記レーザ光が照射される前記分割領域間の最短距離の大きさが所定の閾値以上であるかを判定する熱干渉判定工程と、
前記最短距離が前記閾値未満であるとき、前記最短距離の大きさが前記閾値以上となるよう、前記第１分割線を前記第１分割線に対して垂直な方向に移動させる第１分割線移動工程と、を備える、積層造形方法。

【請求項2】

少なくとも各々の前記固化工程において、前記照射領域の直上に一定の方向に流れる不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程をさらに備え、
前記第１分割工程において、前記第１分割線は、前記不活性ガスの流れ方向に沿って設定され、
前記固化工程において、前記レーザ光は各々の前記分割領域において前記流れ方向の下流側から上流側にラスタ走査される、請求項１に記載の積層造形方法。

【請求項3】

第１分割工程後、それぞれの前記分割領域について、判定対象となる分割領域である判定領域から発生するヒュームが前記判定領域と同時に前記レーザ光が照射される分割領域である同時照射領域に到達するヒューム干渉が発生するかを判定するヒューム干渉判定工程と、
前記ヒューム干渉が発生すると判定されたとき、前記流れ方向と交差する第２分割線で、前記照射領域を分割する第２分割工程と、をさらに備え、
前記第２分割工程後、前記第２分割線で分割された照射領域のそれぞれについて、前記第１分割工程および前記照射順序決定工程が再度行われる、請求項２に記載の積層造形方法。

【請求項4】

前記第２分割線は、前記流れ方向に直交する、請求項３に記載の積層造形方法。

【請求項5】

前記ヒューム干渉判定工程では、前記ヒューム干渉が発生すると判定されたとき、前記判定領域において前記同時照射領域に到達する前記ヒュームの発生源となり得る領域のうち前記流れ方向の最も下流側の点または前記同時照射領域において前記判定領域から発生する前記ヒュームが到達し得る領域のうち前記流れ方向の最も上流側の点をヒューム干渉点として算出し、
前記第２分割工程では、前記第２分割線は、少なくとも１つの前記ヒューム干渉点のうち前記流れ方向の最も上流側の点を通るよう設定される、請求項３または請求項４に記載の積層造形方法。

【請求項6】

前記ヒューム干渉判定工程では、前記流れ方向に対し所定の角度θを有し前記判定領域に前記流れ方向の上流側で接する第１の直線および前記流れ方向に対し所定の角度－θを有し前記判定領域に前記流れ方向の上流側で接する第２の直線が、前記同時照射領域上を通るかどうかを判定し、前記第１の直線または前記第２の直線と前記同時照射領域とが交わる点のうち、前記流れ方向の最も上流側の点を前記ヒューム干渉点として算出する、請求項５に記載の積層造形方法。

【請求項7】

前記ヒューム干渉判定工程では、前記流れ方向に対し所定の角度θを有し前記同時照射領域に前記流れ方向の下流側で接する第１の直線および前記流れ方向に対し所定の角度－θを有し前記同時照射領域に前記流れ方向の下流側で接する第２の直線が、前記判定領域上を通るかどうかを判定し、前記第１の直線または前記第２の直線と前記判定領域とが交わる点のうち、前記流れ方向の最も下流側の点を前記ヒューム干渉点として算出する、請求項５に記載の積層造形方法。

【請求項8】

前記第１分割工程では、同時に前記レーザ光が照射される前記分割領域のそれぞれの面積が等しくなるように前記照射領域が分割される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の積層造形方法。

【請求項9】

前記第１分割工程では、照射領域がｎ×ｍ個（但し、ｍは２以上の整数）の前記分割領域に分割される、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の積層造形方法。

【請求項10】

前記第１分割工程では、照射領域が２ｎ個の前記分割領域に分割される、請求項９に記載の積層造形方法。

【請求項11】

前記走査装置の数は２であり、
前記第１分割工程では、照射領域が４個の前記分割領域に分割される、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の積層造形方法。

【請求項12】

全ての前記走査装置におけるそれぞれの前記レーザ光の照射可能範囲は、前記造形領域の全体を含有する、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の積層造形方法。

【請求項13】

所定の造形領域に材料層を形成する材料層形成工程と、ｎ個の走査装置（但し、ｎは２以上の整数）で走査されたレーザ光を前記材料層の所定の照射領域に照射して固化層を形成する固化工程と、を繰り返す積層造形方法であって、
前記照射領域を、同時に前記レーザ光が照射される分割領域のそれぞれの照射時間が等しくなるように、複数の第１分割線で（２ｎ－１）個以上の前記分割領域に分割する第１分割工程と、
隣接しない前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射され、隣接する前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射されないように、前記固化工程における前記分割領域の照射順序を決定する照射順序決定工程と、
第１分割工程後、それぞれの前記分割領域について、判定対象となる分割領域である判定領域から発生するヒュームが前記判定領域と同時に前記レーザ光が照射される分割領域である同時照射領域に到達するヒューム干渉が発生するかを判定するヒューム干渉判定工程と、
前記ヒューム干渉が発生すると判定されたとき、前記流れ方向と交差する第２分割線で、前記照射領域を分割する第２分割工程と、
少なくとも各々の前記固化工程において、前記照射領域の直上に一定の方向に流れる不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、を備え、
前記第１分割工程において、前記第１分割線は、前記不活性ガスの流れ方向に沿って設定され、
前記第２分割工程後、前記第２分割線で分割された照射領域のそれぞれについて、前記第１分割工程および前記照射順序決定工程が再度行われ、
前記固化工程において、前記レーザ光は各々の前記分割領域において前記流れ方向の下流側から上流側にラスタ走査される、積層造形方法。

【請求項14】

前記第２分割線は、前記流れ方向に直交する、請求項１３に記載の積層造形方法。

【請求項15】

前記ヒューム干渉判定工程では、前記ヒューム干渉が発生すると判定されたとき、前記判定領域において前記同時照射領域に到達する前記ヒュームの発生源となり得る領域のうち前記流れ方向の最も下流側の点または前記同時照射領域において前記判定領域から発生する前記ヒュームが到達し得る領域のうち前記流れ方向の最も上流側の点をヒューム干渉点として算出し、
前記第２分割工程では、前記第２分割線は、少なくとも１つの前記ヒューム干渉点のうち前記流れ方向の最も上流側の点を通るよう設定される、請求項１３または請求項１４に記載の積層造形方法。

【請求項16】

前記ヒューム干渉判定工程では、前記流れ方向に対し所定の角度θを有し前記判定領域に前記流れ方向の上流側で接する第１の直線および前記流れ方向に対し所定の角度－θを有し前記判定領域に前記流れ方向の上流側で接する第２の直線が、前記同時照射領域上を通るかどうかを判定し、前記第１の直線または前記第２の直線と前記同時照射領域とが交わる点のうち、前記流れ方向の最も上流側の点を前記ヒューム干渉点として算出する、請求項１５に記載の積層造形方法。

【請求項17】

前記ヒューム干渉判定工程では、前記流れ方向に対し所定の角度θを有し前記同時照射領域に前記流れ方向の下流側で接する第１の直線および前記流れ方向に対し所定の角度－θを有し前記同時照射領域に前記流れ方向の下流側で接する第２の直線が、前記判定領域上を通るかどうかを判定し、前記第１の直線または前記第２の直線と前記判定領域とが交わる点のうち、前記流れ方向の最も下流側の点を前記ヒューム干渉点として算出する、請求項１５に記載の積層造形方法。

【請求項18】

前記第１分割工程では、同時に前記レーザ光が照射される前記分割領域のそれぞれの面積が等しくなるように前記照射領域が分割される、請求項１３から請求項１７のいずれか１項に記載の積層造形方法。

【請求項19】

前記第１分割工程では、照射領域がｎ×ｍ個（但し、ｍは２以上の整数）の前記分割領域に分割される、請求項１３から請求項１８のいずれか１項に記載の積層造形方法。

【請求項20】

前記第１分割工程では、照射領域が２ｎ個の前記分割領域に分割される、請求項１９に記載の積層造形方法。

【請求項21】

前記走査装置の数は２であり、
前記第１分割工程では、照射領域が４個の前記分割領域に分割される、請求項１３から請求項２０のいずれか１項に記載の積層造形方法。

【請求項22】

全ての前記走査装置におけるそれぞれの前記レーザ光の照射可能範囲は、前記造形領域の全体を含有する、請求項１３から請求項２１のいずれか１項に記載の積層造形方法。

【請求項23】

積層造形に係る指令が規定されたプロジェクトファイルを作成するＣＡＭ装置と、
前記プロジェクトファイルに基づき積層造形を行う積層造形装置と、を備え、
前記積層造形装置は、
所定の造形領域に材料層を形成する材料層形成装置と、
レーザ光を生成する光源および前記レーザ光を走査するｎ個の走査装置（但し、ｎは２以上の整数）を有し、前記レーザ光を前記材料層の所定の照射領域に照射して固化層を形成する照射装置と、を含み、
前記ＣＡＭ装置は、前記プロジェクトファイルの作成にあたり、
前記照射領域を、同時に前記レーザ光が照射される分割領域のそれぞれの照射時間が等しくなるように、複数の第１分割線で（２ｎ－１）個以上の前記分割領域に分割し、
隣接しない前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射され、隣接する前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射されないように、前記分割領域の照射順序を決定し
前記第１分割線による前記分割領域の分割後、同時に前記レーザ光が照射される前記分割領域間の最短距離の大きさが所定の閾値以上であるかを判定し、
前記最短距離が前記閾値未満であるとき、前記最短距離の大きさが前記閾値以上となるよう、前記第１分割線を前記第１分割線に対して垂直な方向に移動させる、積層造形システム。

【請求項24】

積層造形に係る指令が規定されたプロジェクトファイルを作成するＣＡＭ装置と、
前記プロジェクトファイルに基づき積層造形を行う積層造形装置と、を備え、
前記積層造形装置は、
所定の造形領域に材料層を形成する材料層形成装置と、
レーザ光を生成する光源および前記レーザ光を走査するｎ個の走査装置（但し、ｎは２以上の整数）を有し、前記レーザ光を前記材料層の所定の照射領域に照射して固化層を形成する照射装置と、
前記照射装置により少なくとも各々の前記固化層を形成するときにおいて、前記照射領域の直上に一定の方向に流れる不活性ガスを供給する不活性ガス給排機構と、を含み、
前記ＣＡＭ装置は、前記プロジェクトファイルの作成にあたり、
前記照射領域を、同時に前記レーザ光が照射される分割領域のそれぞれの照射時間が等しくなるように、前記不活性ガスの流れ方向に沿って設定された複数の第１分割線で（２ｎ－１）個以上の前記分割領域に分割し、
隣接しない前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射され、隣接する前記分割領域に前記レーザ光が同時に照射されないように、前記分割領域の照射順序を決定し、
前記第１分割線による前記照射領域の分割後、それぞれの前記分割領域について、判定対象となる分割領域である判定領域から発生するヒュームが前記判定領域と同時に前記レーザ光が照射される分割領域である同時照射領域に到達するヒューム干渉が発生するかを判定し、
前記ヒューム干渉が発生すると判定されたとき、前記流れ方向と交差する第２分割線で、前記照射領域を分割し、
前記第２分割線による前記照射領域の分割後、前記第２分割線で分割された照射領域のそれぞれについて、前記第１分割線による前記照射領域の分割および前記分割領域の照射順序の決定を再度行い、
前記積層造形装置は、前記照射装置により前記固化層を形成するときにおいて、前記レーザ光を各々の前記分割領域において前記流れ方向の下流側から上流側にラスタ走査させる、積層造形システム。