特開 2024-175304 積層造形装置および積層造形方法

(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】P2024175304

(43)【公開日】2024-12-18

(54)【発明の名称】積層造形装置および積層造形方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 10/32 20210101AFI20241211BHJP

   B22F 10/28 20210101ALI20241211BHJP

   B22F 1/00 20220101ALI20241211BHJP

   B22F 12/70 20210101ALI20241211BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20241211BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20241211BHJP

   B22F 10/38 20210101ALN20241211BHJP

【ＦＩ】

B22F10/32

B22F10/28

B22F1/00 S

B22F12/70

B33Y30/00

B33Y10/00

B22F10/38

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023092984

(22)【出願日】2023-06-06

(71)【出願人】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(71)【出願人】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉田 徳雄

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 雄二

(72)【発明者】

【氏名】塚本 雅裕

(72)【発明者】

【氏名】井濱 雅弘

(72)【発明者】

【氏名】東條 公資

(72)【発明者】

【氏名】宇野 進吾

【テーマコード（参考）】

4K018

【Ｆターム（参考）】

4K018AA24

4K018BA13

4K018CA44

4K018DA33

4K018EA60

(57)【要約】

【課題】センサが菌液中の菌を確実に検出できるようにすることである。
【解決手段】チャンバ（チャンバ２）と、チャンバ（チャンバ２）内に雰囲気ガスを供給するガス供給装置（ガス供給装置８８）と、三次元の造形物（造形物７）を積層造形するために、チャンバ（チャンバ２）内において粉末が敷かれたパウダーベッド（パウダーベッド５０）が設けられる造形領域（造形領域５４）に対して、エネルギービームを照射する照射装置（照射装置８３）と、造形物（造形物７）の積層造形に関する制御を行なう制御装置（制御装置８２）とを備え、制御装置（制御装置８２）は、造形物（造形物７）が積層造形される場合に、チャンバ内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なう。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバと、
前記チャンバ内に雰囲気ガスを供給するガス供給装置と、
三次元の造形物を積層造形するために、前記チャンバ内において粉末が敷かれたパウダーベッドが設けられる造形領域に対して、エネルギービームを照射する照射装置と、
前記造形物の積層造形に関する制御を行なう制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記造形物が積層造形される場合に、前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なう、積層造形装置。

【請求項2】

前記制御装置は、少なくとも前記パウダーベッドに前記エネルギービームが照射される時期に、前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なう、請求項１に記載の積層造形装置。

【請求項3】

前記制御装置は、前記チャンバ内における空間の温度よりも低温の前記雰囲気ガスを前記ガス供給装置から供給させる制御をすることにより、前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なう、請求項１または請求項２に記載の積層造形装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの温度を変化させることにより、前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なう、請求項１または請求項２に記載の積層造形装置。

【請求項5】

前記制御装置は、前記チャンバの容積を変化させることにより、前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なう、請求項１または請求項２に記載の積層造形装置。

【請求項6】

前記粉末は、鉄系材料の粉末である、請求項１または請求項２に記載の積層造形装置。

【請求項7】

チャンバ内にガス供給装置から雰囲気ガスを供給するステップと、
三次元の造形物を積層造形するために、前記チャンバ内において粉末が敷かれたパウダーベッドが設けられる造形領域に対して、照射装置からエネルギービームを照射するステップと、
前記造形物が積層造形される場合に、前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうステップとを備える、積層造形方法。

【請求項8】

前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうステップは、前記制御装置は、少なくとも前記パウダーベッドに前記エネルギービームが照射される時期に、前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする、請求項７に記載の積層造形方法。

【請求項9】

前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうステップは、前記チャンバ内における空間の温度よりも低温の前記雰囲気ガスを前記ガス供給装置から供給させることにより、前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする、請求項７または請求項８に記載の積層造形方法。

【請求項10】

前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうステップは、前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの温度を変化させることにより、前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする、請求項７または請求項８に記載の積層造形方法。

【請求項11】

前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうステップは、前記チャンバの容積を変化させることにより、前記チャンバ内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする、請求項７または請求項８に記載の積層造形方法。

【請求項12】

前記粉末は、鉄系材料の粉末である、請求項７または請求項８に記載の積層造形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層造形装置および積層造形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の積層造形装置としては、パウダーベッド方式等の各種の積層造形方式を用いて３次元の積層造形を行なう積層造形装置が知られている。このような積層造形装置においては、造形物の品質の低下の抑制をするために、積層造形装置に用いられる不活性ガスに関する制御をするものがあった。

【0003】

造形物の品質の低下の抑制をするために不活性ガスに関する制御をする第１の例としては、造形室内の酸素濃度を短時間で低減させる構成を備えたものがあった（特許文献１）。積造形物の品質の低下の抑制をするために不活性ガスに関する制御をする第２の例としては、造形装置内において造形物を酸化させる酸素を滞留させないように酸素を効果的に排出させる構成を備えたものがあった（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－７４９５７号

【特許文献2】特開２０１７－１０９３５５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、パウダーベッド方式を用いて積層造形を行なう従来の積層造形装置では、パウダーベッドにレーザ光等のエネルギービームを照射して造形物を造形する場合に、プルームと呼ばれる金属蒸気が爆発的に発生して拡散する場合がある。このような金属蒸気が過剰に拡散すると、パウダーベッドに含まれる金属の粉末および溶融した金属が飛散することにより、スパッタが発生したり、空孔が発生したりして、造形物に欠陥が生じるという問題があった。

【0006】

この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、積層造形を行なう場合に、造形物における欠陥の発生を抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明のある局面に従う積層造形装置は、チャンバと、チャンバ内に雰囲気ガスを供給するガス供給装置と、三次元の造形物を積層造形するために、チャンバ内において粉末が敷かれたパウダーベッドが設けられる造形領域に対して、エネルギービームを照射する照射装置と、造形物の積層造形に関する制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、三次元造形物が積層造形される場合に、チャンバ内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なう。

【0008】

この発明の別の局面に従う積層造形方法は、チャンバ内にガス供給装置から雰囲気ガスを供給するステップと、三次元の造形物を積層造形するために、チャンバ内において粉末が敷かれたパウダーベッドが設けられる造形領域に対して、照射装置からエネルギービームを照射するステップと、造形物が積層造形される場合に、チャンバ内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうステップとを備える。

【発明の効果】

【0009】

パウダーベッドが設けられた造形領域にエネルギービームを照射して造形物を積層造形する場合に、チャンバ内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御がされることにより、プルームの拡散が抑制され、パウダーベッドにおける粉末の挙動が安定するので、造形物を積層造形する場合において、スパッタおよび空孔の発生を抑制することが可能となり、造形物における欠陥の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態の積層造形装置１の構成を示す図である。

【図2】積層造形装置１の制御構成を示すブロック図である。

【図3】雰囲気ガスの圧力とプルームと粉末飛散との関係を示す図である。

【図4】鉄系材料における雰囲気ガスの圧力と溶融断面積との関係をグラフ形式で示す図である。

【図5】積層造形装置１における雰囲気ガスの圧力制御方法を示すフローチャートである。

【図6】第３実施形態の積層造形装置１における容積調整装置９０の構成を示す積層造形装置１の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。
＜第１実施形態＞
第１実施形態では、パウダーベッド法と呼ばれる積層造形方法を用いて三次元造形物を製造する場合において、雰囲気ガスを大気圧よりも高くする制御を実行することによって、三次元造形物における欠陥の発生を抑制する技術を説明する。

【0012】

[積層造形装置１の全体構成]
図１は、第１実施形態の積層造形装置１の構成を示す断面図である。積層造形装置１は、チャンバ２、照射装置８３、ガス供給装置８８、および、制御装置８２を含む。照射装置８３は、レーザ発振装置８４、および、ガルバノミラー装置３を含む。

【0013】

チャンバ２は、気密性を有する金属製の第１筐体２０により構成される容器である。ガス供給装置８８は、チャンバ２の内部空間に不活性ガス等の雰囲気ガスを供給する。雰囲気ガスとして用いられるガスは、例えば窒素ガスである。なお、雰囲気ガスとしては、ヘリウムガス、アルゴンガス、または、ネオンガス等のその他の不活性ガスを用いてもよい。レーザ発振装置８４は、エネルギービームとしてのレーザ光３５を発振する。

【0014】

照射装置８３は、レーザ発振装置８４、および、ガルバノミラー装置３を含む。レーザ発振装置８４は、レーザ光３５を発振する。ガルバノミラー装置３は、レーザ発振装置８４から発振されたレーザ光３５を反射して、反射したレーザ光３５をチャンバ２内に入射させる光学装置である。ガルバノミラー装置３は、レーザ光３５を反射させる光学装置として、第１ミラー３１と第２ミラー３２とを含む。ガルバノミラー装置３においては、第２筐体３０の内部に、第１ミラー３１および第２ミラー３２が設けられる。

【0015】

第１ミラー３１は、鉛直方向に軸が設けられた第１回転軸３１０を回転軸として、図中の矢印に示すように回動可能である。第２ミラー３２は、水平方向に軸が設けられた第２回転軸３２０を回転軸として、図中の矢印に示すように回動可能である。

【0016】

ガルバノミラー装置３の第２筐体３０には、レーザ光３５が入射可能な透明の入射窓３３と、レーザ光３５が出射可能な透明の出射窓３４とが設けられる。出射窓３４には、レーザ光３５を集光する走査Ｆθレンズ３４０が設けられている。レーザ発振装置８４から発振されたレーザ光３５は、入射窓３３からガルバノミラー装置３の第２筐体３０の内部に入射させられる。

【0017】

第２筐体３０の内部においては、入射窓３３から入射したレーザ光３５が、第１ミラー３１で反射し、第２ミラー３２に入射される。そして、第２ミラー３２に入射したレーザ光３５は、第２ミラー３２で反射し、走査Ｆθレンズ３４０で集光され、出射窓３４からチャンバ２に向けて出射される。

【0018】

チャンバ２の第１筐体２０の内部には、造形ユニット１０が設けられる。造形ユニット１０は、粉末供給装置４、加工ステージ装置５、および、リコータ装置６０を含む。

【0019】

チャンバ２の第１筐体２０において、ガルバノミラー装置３の出射窓３４と対向する部分には、ガルバノミラー装置３の出射窓３４から出射されたレーザ光３５が入射される透明の入射窓２１が設けられる。

【0020】

チャンバ２の第１筐体２０の一部には、ガス供給装置８８により発生させられる雰囲気ガスをチャンバ２の内部に供給するための管状のガス供給路２２が設けられる。

【0021】

粉末供給装置４は、第１ガイド室４１、第１ステージ４２、および、第１可動支柱４３を含む。第１ステージ４２は、第１可動支柱４３上に取付けられる。第１ステージ４２と、第１可動支柱４３の一部とは、第１ガイド室４１の内部に設けられる。第１ガイド室４１の内部空間においては、第１ガイド室４１の内壁に沿って第１ステージ４２が昇降可能となるように、第１可動支柱４３および第１ステージ４２が設けられる。

【0022】

第１ステージ４２の上面側には、例えば鉄系の金属の粉末よりなる粉末９が載せられる。これにより、第１ステージ４２の上面と、第１ガイド室４１の内壁とで構成される空間には、粉末９が収容される。粉末供給装置４において、粉末９が収容される空間は、粉末収容領域４４と呼ばれる。

【0023】

第１可動支柱４３は、図中の矢印に示すように、軸長方向に上下動作をすることが可能である。これにより、第１ステージ４２は、第１可動支柱４３の上下動作に応じて昇降動作することが可能である。第１ステージ４２の外周部にリング状の気密保持部材（図示省略）が設けられることにより、第１ステージ４２の外周部と、第１ガイド室４１の内壁との間は、気密保持される。

【0024】

加工ステージ装置５は、第２ガイド室５１、第２ステージ５２、および、第２可動支柱５３を含む。第２ステージ５２は、第２可動支柱５３上に取付けられる。第２ステージ５２と、第２可動支柱５３の一部とは、第２ガイド室５１の内部に設けられる。第２ガイド室５１の内部空間においては、第２ガイド室５１の内壁に沿って第２ステージ５２が昇降可能となるように、第２可動支柱５３および第２ステージ５２が設けられる。

【0025】

第２可動支柱５３は、図中の矢印に示すように、軸長方向に上下動作をすることが可能である。これにより、第２ステージ５２は、第２可動支柱５３の上下動に応じて昇降動作することが可能である。第２ステージ５２の外周部にリング状の気密保持部材（図示省略）が設けられることにより、第２ステージ５２の外周部と、第２ガイド室５１の内壁との間は、気密保持される。

【0026】

第２ステージ５２の上面と、第２ガイド室５１の内壁とで構成される空間には、粉末供給装置４から供給される粉末９が収容可能である。粉末供給装置４から加工ステージ装置５には、リコータ６の動作にしたがって粉末９が運ばれることより粉末９が供給される。

【0027】

リコータ６は、ブレード状の部材であり、粉末９を粉末供給装置４および加工ステージ装置５よりも上方に設けられる。リコータ６は、図中の矢印に示すように、粉末供給装置４および加工ステージ装置５の上方を水平方向に往復動作することにより、粉末供給装置４上の粉末９を加工ステージ装置５上まで押し運ぶことが可能な部材である。リコータ６は、リコータ６を動作させるリコータ駆動装置を備えたリコータ装置６０に含まれる。

【0028】

また、リコータ６は、粉末９を水平方向に押す態様で水平方向に移動することにより、加工ステージ装置５における第２ステージ５２上において、粉末９を均一に敷き詰める機能を有する。このように、第２ステージ５２上において敷き詰められた粉末９の集合体が、パウダーベッド５０を構成する。

【0029】

第２ステージ５２上の領域には、ガルバノミラー装置３の出射窓３４から出射されたレーザ光３５が、チャンバ２の入射窓２１を透過して入射する。したがって、第２ステージ５２上の領域におけるパウダーベッド５０には、チャンバ２の入射窓２１を透過して入射したレーザ光３５が照射される。このように照射されるレーザ光３５のエネルギーにより、パウダーベッド５０においては、入射したレーザ光３５の熱エネルギーによって、粉末９が溶融し、その後、溶融した金属が固まることにより、造形物７が造形される。

【0030】

このように、第２ステージ５２の上面と、第２ガイド室５１の内壁とで構成される空間には、粉末９と、粉末９を原材料としてレーザ光３５により造形された造形物７とが収容される。このように、粉末９が収容される領域は、パウダーベッド５０にレーザ光３５が照射されることにより造形物７が積層造形される領域であり、造形領域５４と呼ばれる。

【0031】

造形領域５４では、造形物７が上方向に積層する態様で多数の層に分けて形成されて積層することにより、３次元の造形物７が造形される。

【0032】

チャンバ２の内部には、チャンバ２の内部空間の圧力を検出する圧力検出装置８５が設けられる。圧力検出装置８５により、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力等が検出される。

【0033】

制御装置８２は、レーザ発振装置８４、ガルバノミラー装置３、粉末供給装置４、加工ステージ装置５、リコータ６、および、ガス供給装置８８を含む積層造形装置１における各種機器を制御する。

【0034】

[積層造形装置１の制御構成]
図２は、積層造形装置１の制御構成を示すブロック図である。図２を参照して、積層造形装置１の制御構成を説明する。

【0035】

積層造形装置１は、図１で説明した構成に加え、３Ｄモデルデータ記憶装置８０、ＣＡＭ（Computer-Aided Manufacturing）装置８１、および、制御装置８２を含む。３Ｄモデルデータ記憶装置８０は、造形物７に関する３次元モデルのデータが記憶される。ＣＡＭ装置８１は、３Ｄモデルデータ記憶装置８０に記憶された３次元モデルのデータに基づいて、コンピュータ支援製造をするために用いるデータを作成し、そのデータを制御装置８２へ送る。

【0036】

制御装置８２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８２ａ、メモリ８２ｂ（ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory、および、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリなどを含む各種記憶装置）、および、各種信号を入出力するための入出力バッファ（図示せず）等を含むコンピュータにより構成される。

【0037】

制御装置８２には、各種のデータの入力をするための入力装置（図示省略）が接続されている。入力装置は、例えばキーボードおよびマウスなどの各種の入力機器を含む。制御装置８２には、各種の画像を表示する表示装置（図示省略）が接続されている。

【0038】

ＲＯＭには、制御装置８２が実行する制御に関する処理手順が示された各種のソフトウェアプログラムが記憶される。ＣＰＵ８２ａは、ＲＯＭに格納されているソフトウェアプログラムをＲＡＭ等に展開して実行する。

【0039】

図２に示すガルバノミラー装置３には、第１ミラー３１を駆動する駆動装置、および、第２ミラー３２を駆動する駆動装置が含まれる。図２に示す粉末供給装置４には、第１可動支柱４３を駆動する駆動装置が含まれる。図２に示す加工ステージ装置５には、第２可動支柱５３を駆動する駆動装置が含まれる。図２に示すリコータ装置６０には、リコータ６を駆動する駆動装置が含まれる。

【0040】

制御装置８２は、ソフトウェアプログラムに従って動作し、レーザ発振装置８４、ガルバノミラー装置３、粉末供給装置４、加工ステージ装置５、リコータ装置６０、および、ガス供給装置８８等の各種装置に制御信号を供給し、当該各種機器の制御を行なう。また、制御装置８２には、圧力検出装置８５からチャンバ２内における雰囲気ガスの圧力の検出信号が入力される。

【0041】

[積層造形装置１の基本動作]
積層造形装置１は、造形物７を造形する場合に、基本的に以下のような動作を行なうように制御される。以下に説明する動作は、制御装置８２によって制御される。

【0042】

粉末供給装置４においては、第１可動支柱４３が１段階上方に動作することに応じて、第１ステージ４２が、１段階上昇する動作がさせられる。これにより、粉末供給装置４の上部においては、粉末収容領域４４に収容された粉末９が１段階盛り上げられる。リコータ６は、粉末供給装置４の上部に盛り上げられた粉末９を水平方向に押して加工ステージ装置５の上部まで水平方向に移動させる動作がさせられる。これにより、粉末供給装置４の上部の粉末９がリコータ６の動作によって加工ステージ装置５の上部に運ばれる態様で、粉末９が加工ステージ装置５に供給される。

【0043】

このように、リコータ６は、粉末供給装置４の第１ステージ４２上の粉末９を加工ステージ装置５の第２ステージ５２上に運び、第２ステージ５２上において、粉末９を均一敷き詰める動作をさせられる。

【0044】

リコータ６は、粉末９を水平方向に押す態様で水平方向に移動することにより、加工ステージ装置５における第２ステージ５２上において、粉末９を均一に敷き詰めることが可能である。このように、第２ステージ５２上において敷き詰められた粉末９の集合体が、パウダーベッド５０を構成する。

【0045】

ガルバノミラー装置３の出射窓３４から出射されたレーザ光３５は、チャンバ２の入射窓２１を透過して、パウダーベッド５０に照射される。パウダーベッド５０においては、入射したレーザ光３５の熱エネルギーによって、粉末９が溶融し、その後、溶融した金属が固まることにより、造形物７が造形される。

【0046】

ガルバノミラー装置３においては、第１ミラー３１が回動することにより、レーザ光３５の放射方向が変化する。第１ミラー３１が回動することにより、パウダーベッド５０の上面におけるレーザ光３５の照射位置が例えばｘ軸方向に変化する。したがって、第１ミラー３１が回動することにより、パウダーベッド５０の上面において、レーザ光３５の照射位置がｘ軸方向に走査される。

【0047】

ガルバノミラー装置３においては、例えば、第２ミラー３２が回動することにより、レーザ光３５の放射方向が変化する。第２ミラー３２が回動することにより、パウダーベッド５０の上面におけるレーザ光３５の入射位置が例えばｙ軸方向に変化する。ｙ軸方向は、前述したｘ軸方向と直交する方向である。したがって、第２ミラー３２が回動することにより、パウダーベッド５０の上面において、レーザ光３５の照射位置がｙ軸方向に走査される。

【0048】

積層造形装置１では、ガルバノミラー装置３において第１ミラー３１および第２ミラー３２の動作制御をすることにより、パウダーベッド５０の上面において、照射されるレーザ光３５の走査制御がされ、レーザ光３５の走査位置に応じた形状で造形物７の１層が造形される。

【0049】

積層造形装置１では、造形物７を積層することにより、３次元の造形物７を造形するため、パウダーベッド５０の上面における１回目のレーザ光３５の走査制御が終了すると、加工ステージ装置５においては、第２可動支柱５３が下方に１段階動作することに応じて、第２ステージ５２が１段階下降する動作がさせられる。これにより、加工ステージ装置５の上部の造形領域５４においては、粉末９および造形物７の上面の位置が１段階下げられ、加工ステージ装置５の上部の造形領域５４においては、新たに粉末９を入れるスペースが生じる。

【0050】

そして、造形物７の次の層を造形するために、前述した粉末供給装置４およびリコータ６による加工ステージ装置５への粉末９の供給動作を繰り返し実行することにより、加工ステージ装置５の上部において、造形物７が形成された層の上方に、新たな粉末９が敷き詰められたパウダーベッド５０が構成される。

【0051】

このように新たな粉末９が敷き詰められたパウダーベッド５０において、造形物７に関して次の層の造形をするためのレーザ光３５がガルバノミラー装置３から出射され、そのレーザが新たにパウダーベッド５０上に入射して走査される。これにより、造形物７について次の層の造形が行なわれる。このような粉末供給装置４、リコータ６、加工ステージ装置５、および、ガルバノミラー装置３の動作が繰り返されることにより、第２ステージ５２上において三次元の造形物７が積層造形される。

【0052】

このように積層造形装置１において、造形物７の積層造形が行なわれる場合には、チャンバ２の内部空間に供給された雰囲気ガスの圧力を、大気圧よりも高い圧力にする制御が制御装置８２により行なわれる。

【0053】

[雰囲気ガスの圧力とプルームと粉末飛散との関係]
図３は、雰囲気ガスの圧力とプルームと粉末飛散との関係を示す図である。図３においては、プルームと粉末飛散との関係が表の枠７００内に３種類に分けて示される。プルームとは、パウダーベッドにレーザを照射させた場合に急激に加熱された金属の粉末が蒸発することにより生じる金属蒸気をいう。プルームは、蒸気流およびガス流を生じさせるため、溶融した金属を飛散させてスパッタを生じさせたり、レーザの照射位置の周辺に存在する粉末を飛散させて剥離させたりすることがある。

【0054】

図３（Ａ１）においては、雰囲気ガスの圧力が大気圧未満の状態でパウダーベッド５０の上方で発生する第１プルーム３６ａの状態がパウダーベッド５０の側面図として示される。図３（Ａ２）においては、図３（Ａ１）に示す第１プルーム３６ａが生じた場合のパウダーベッド５０の状態がパウダーベッド５０の平面図により示される。

【0055】

図３（Ａ１）に示すように、雰囲気ガスの圧力が大気圧未満の圧力の状態で、レーザ光３５がパウダーベッド５０に照射される場合には、金属の蒸気が広範囲に拡散する第１プルーム３６ａがパウダーベッド５０の上方で発生じる。

【0056】

このように拡散する範囲が広い第１プルーム３６ａでは、蒸気の膨張により、高速の蒸気流および高速のガス流が生じる。これにより、雰囲気ガスの圧力が大気圧未満の状態で、レーザ光３５がパウダーベッド５０に照射される場合には、粉末９が飛散する。その場合には、図３（Ａ１）に示すように、スパッタが生じたり、図３（Ａ２）に示すように、パウダーベッド５０において、造形物７を構成するビード７１の周辺でパウダーベッド５０から粉末９が剥離した剥離領域７２が生じたりする。

【0057】

図３（Ｂ１）に示すように、雰囲気ガスの圧力が大気圧と同じ圧力の状態で、レーザ光３５がパウダーベッド５０に照射される場合には、金属の蒸気として第２プルーム３６ｂがパウダーベッド５０の上方で発生じる。第２プルーム３６ｂは、図３（Ａ１）の第１プルーム３６ａよりも膨張する範囲が小さい。

【0058】

このような第２プルーム３６ｂでは、蒸気の膨張により、第２プルーム３６ｂの周囲において上昇気流３７が生じる。これにより、雰囲気ガスの圧力が大気圧と同じ圧力の状態で、レーザ光３５がパウダーベッド５０に照射される場合には、粉末９が上昇気流３７によって吸引される。その場合には、図３（Ｂ１）に示すように、粉末９が移動したり、図３（Ｂ２）に示すように、パウダーベッド５０において、造形物７を構成するビード７１の周辺でパウダーベッド５０から粉末９が剥離した剥離領域７２が生じたりする。

【0059】

図３（Ｃ１）に示すように、雰囲気ガスの圧力が大気圧よりも高い圧力の状態で、レーザ光３５がパウダーベッド５０に照射される場合には、金属の蒸気として第３プルーム３６ｃがパウダーベッド５０の上方で発生する。第３プルーム３６ｃは、図３（Ｂ１）の第２プルーム３６ｂよりも膨張する範囲が小さい。

【0060】

このような第３プルーム３６ｃでは、蒸気の膨張が抑制されることにより、レーザ光３５がパウダーベッド５０に照射される場合には、前述の第１プルーム３６ａおよび第２プルーム３６ｂと比べて、生じる蒸気流、ガス流、および、上昇気流が小さい。これにより、雰囲気ガスの圧力が大気圧よりも高い圧力の状態で、レーザ光３５がパウダーベッド５０に照射される場合には、発生する第３プルーム３６ｃ、前述の第１プルーム３６ａおよび第２プルーム３６ｂと比べて粉末９の挙動が安定する。

【0061】

したがって、このような場合には、図３（Ｃ１）に示すように、粉末９の移動が抑制されたり、図３（Ｃ２）に示すように、パウダーベッド５０において、造形物７を構成するビード７１の周辺でパウダーベッド５０から粉末９が剥離した剥離領域７２の範囲の広がりが抑制されたりする。このように、第３プルーム３６ｃでは、蒸気の膨張が抑制されることにより、パウダーベッド５０における粉末９の挙動が安定するので、良好な構成のビード７１が形成される。

【0062】

造形物の材料となる粉末９において鉄および鉄系材料は、チタンなどに比べて蒸気圧が高いためプルームの影響で粉末の挙動が不安定になりやすい。そのため、鉄および鉄系材料では、雰囲気ガスの圧力制御の効果が顕著となる。

【0063】

雰囲気ガスとしては、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、または、ネオンガス等の各種のガスを使用することが可能である。プルームが拡散する範囲を比較的に小さい領域に収めるためには、より分子量が多い雰囲気ガスを採用すればよい。

【0064】

第１実施形態の積層造形装置１では、以上に説明したような雰囲気ガスの圧力とプルームと粉末飛散との関係を考慮し、レーザ光３５をパウダーベッド５０に照射する場合には、雰囲気ガスの圧力が大気圧よりも高い圧力の状態となるように、雰囲気ガスの圧力が制御される。

【0065】

[雰囲気ガスの圧力と溶融断面積との関係]
図４は、鉄系材料における雰囲気ガスの圧力と溶融断面積との関係をグラフ形式で示す図である。図４においては、横軸にレーザ光のエネルギー密度が示され、縦軸に溶融断面積が示される。

【0066】

図４では、エネルギー密度と、溶融断面積との関係が、雰囲気ガスの圧力が大気圧未満の圧力である場合と、雰囲気ガスの圧力が大気圧と同じ圧力である場合と、雰囲気ガスの圧力が大気圧よりも高い圧力である場合とについて、比較可能に示される。

【0067】

図４においては、雰囲気ガスの圧力が大気圧未満の圧力（例えば１６ｋＰａ）である第１状態１０１の場合が破線で示される。図４においては、雰囲気ガスの圧力が大気圧と同じ圧力（例えば１００ｋＰａ）である第２状態１０２の場合が一点鎖線で示される。図４においては、雰囲気ガスの圧力が大気圧よりも高い圧力（例えば１２０ｋＰａ）である第３状態１０３の場合が実線で示される。

【0068】

溶融断面積とは、造形物７に関する１層を造形するレーザ光３５をパウダーベッド５０に照射したことに応じて粉末９が溶融して得られる造形物７のビード（例えば図３に示すようなビード７１）の断面積である。

【0069】

図４においては、溶融断面積とエネルギー密度との関係によって、パウダーベッド５０における粉末９の挙動が安定し、構成が良好なビードが得られる範囲１０６が示されている。第１状態１０１の場合は、粉末９が飛散する量が多いことにより、良好なビードが得られる範囲１０６内とならず、良好なビードが得られない。第２状態１０２の場合は、粉末９の溶融量が多過ぎることにより、良好なビードが得られる範囲１０６内とならず、良好なビードが得られない。これらに対し、第３状態１０３の場合は、第１状態１０１および第２状態１０２と比べて、粉末９が飛散する量が少なく、溶融量が多過ぎないことにより、良好なビードが得られる範囲１０６内となるので、良好なビードが得られる。

【0070】

以上に説明した雰囲気ガスの圧力と溶融断面積との関係に基づけば、雰囲気ガスの圧力が大気圧よりも高い圧力（例えば１２０ｋＰａ）である第３状態１０３となるように制御すれば、良好なビードを得ることができる。したがって、積層造形装置１においては、パウダーベッド５０にレーザ光３５を照射して造形をするときに、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高い圧力（例えば１２０ｋＰａ）にする制御が制御装置８２により実行される。

【0071】

［積層造形装置１における雰囲気ガスの圧力制御方法の処理］
図５は、層造形装置１における雰囲気ガスの圧力制御方法を示すフローチャートである。図５に示す雰囲気ガスの圧力制御は、制御装置８２におけるＣＰＵ８２ａが実行する。

【0072】

ＣＰＵ８２ａは、雰囲気ガスの圧力制御を実行する前に、ステップＳ０において、ガス供給装置８８からガス供給路２２を経てチャンバ２内に、雰囲気ガスを供給する。これにより、チャンバ２の内部空間には、雰囲気ガスが封入される。

【0073】

ＣＰＵ８２ａは、ステップＳ１において、層造形装置１において現在が造形物７を造形する造形動作時であるか否かを判定する。ＣＰＵ８２ａは、ステップＳ１で造形動作時ではない場合に、処理を終了する。一方、ＣＰＵ８２ａは、ステップＳ１で造形動作時である場合に、ステップＳ２において、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力が大気圧よりも高い設定圧力（例えば１２０ｋＰａ）以上であるか否かを判定する。具体的に、ステップＳ２では、圧力検出装置８５の検出信号によりチャンバ２内の雰囲気ガスの圧力を確認し、その圧力が大気圧よりも高い設定圧力以上であるか否かを判定する。

【0074】

ＣＰＵ８２ａは、ステップＳ２で、雰囲気ガスの圧力が大気圧よりも高い設定圧力以上ではない場合に、ステップＳ３において、雰囲気ガスの圧力を上昇させる制御を実行する。具体的に、ステップＳ２では、例えば、チャンバ２内の空間の温度よりも低温の雰囲気ガスをガス供給装置８８から供給させ、チャンバ２内の熱エネルギーによりその雰囲気ガスを膨張させることにより、雰囲気ガスの圧力を上昇させる制御を実行する。ステップＳ２およびステップＳ３によれば、雰囲気ガスの圧力が大気圧よりも高い設定圧力以上となるまで、雰囲気ガスの圧力が上昇させられる。

【0075】

ＣＰＵ８２ａは、ステップＳ２で、雰囲気ガスの圧力が大気圧よりも高い設定圧力以上である場合に、ステップＳ４において、加工ステージ装置５において積層造形をするためにレーザ光３５の照射を実行する。具体的に、ステップＳ４では、前述したように、レーザ発振装置８４においてレーザ光を発振させ、そのレーザ光３５を、ガルバノミラー装置３を経て、チャンバ２内に設けられた加工ステージ装置５の造形領域５４におけるパウダーベッド５０に照射させる。これにより、造形領域５４におけるパウダーベッド５０にレーザ光３５が照射されて造形物７が積層造形される。

【0076】

造形動作時においては、ステップＳ１～Ｓ４が繰り返し実行されることにより、パウダーベッド５０にレーザ光３５が照射される時期に限り、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御が行なわれる。レーザ光３５が照射されない時期においては、雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御が行なわれないことにより、チャンバ２の内部の雰囲気ガスの圧力は、ヒューム（溶融した金属の蒸気が雰囲気ガス中で個体の粒子となったもの）の排気などを行なうと低下することがある。

【0077】

なお、図５に示す雰囲気ガスの圧力制御は、雰囲気ガスの圧力が大気圧よりも高い設定圧力以上とする場合を説明したが、雰囲気ガスの圧力は、大気圧以上の圧力であればよい。また、雰囲気ガスの圧力を大気圧以上にする場合の圧力は、予め定められた圧力の上限値（例えば１０気圧）を設けてもよい。

【0078】

第１実施形態では、以上に説明したような雰囲気ガスの圧力制御が実行されることにより、パウダーベッド５０にレーザ光３５を照射して造形物を積層造形する場合に、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力が大気圧よりも高くされることにより、プルームの拡散が抑制され、パウダーベッド５０における粉末９の挙動が安定するので、造形物７を積層造形する場合において、スパッタおよび空孔の発生を抑制することが可能となり、造形物における欠陥の発生を抑制することができる。

【0079】

また、第１実施形態では、雰囲気ガスの圧力制御では、パウダーベッド５０にレーザ光３５が照射される時期に限り、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御が行なわれることにより、制御装置８２における制御処理の負荷を軽減することができる。

【0080】

また、第１実施形態では、チャンバ２内の空間の温度よりも低温の雰囲気ガスがガス供給装置８８からチャンバ２内に供給されることにより、チャンバ２内の熱エネルギーによって、その雰囲気ガスを膨張させることができる。これにより、チャンバ２内の熱エネルギーによって、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を実現することができる。

【0081】

なお、造形物の材料となる粉末９は、鉄、および、鉄を含む鉄系の金属以外の金属の粉末であってもよい。また、第１実施形態では、チャンバ２内の空間の温度よりも低温の雰囲気ガスがガス供給装置８８からチャンバ２内に供給されることにより、チャンバ２内の熱エネルギーによって、その雰囲気ガスを膨張させることができる。これにより、チャンバ２内の熱エネルギーによって、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を実現することができる。
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、図５に示した雰囲気ガスの圧力制御のステップＳ４において雰囲気ガスの圧力を上昇させる制御のその他の例を説明する。

【0082】

第２実施形態では、図５に示した雰囲気ガスの圧力制御のステップＳ４において雰囲気ガスの圧力を上昇させる制御を実行する場合に、チャンバ２内の空間の温度よりも低温の雰囲気ガスをガス供給装置から供給させることに代えて、チャンバ２内の雰囲気ガスの温度を変化させることにより雰囲気ガスの圧力を上昇させる制御を実行する例を説明する。

【0083】

第２実施形態では、チャンバ２内の雰囲気ガスの温度を変化させる装置として、図１のチャンバ２内において破線で示されるようなヒータ装置８９が設けられる。図２の破線で示されるようにヒータ装置８９は、制御装置８２により動作が制御される。例えば、第２実施形態では、図５に示した雰囲気ガスの圧力制御のステップＳ４において雰囲気ガスの圧力を上昇させる制御を実行する場合に、ＣＰＵ８２ａが、ヒータ装置８９を動作させ、ヒータ装置８９の熱エネルギーにより、チャンバ２内の雰囲気ガスの温度を上昇させる制御が実行される。第２実施形態では、チャンバ２内の雰囲気ガスの温度を上昇させることにより、チャンバ２内の雰囲気ガスの温度を大気圧よりも高い設定圧力以上にすることができる。

【0084】

第２実施形態では、ヒータ装置８９によりチャンバ２内の雰囲気ガスの温度を変化させることによって雰囲気ガスの圧力を上昇させることにより、パウダーベッド５０にレーザ光３５を照射して造形物を積層造形する場合に、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力が大気圧よりも高くされる。これにより、第２実施形態では、プルームの拡散が抑制され、パウダーベッド５０における粉末９の挙動が安定するので、造形物７を積層造形する場合において、スパッタおよび空孔の発生を抑制することが可能となり、造形物における欠陥の発生を抑制することができる。

【0085】

また、第２実施形態では、チャンバ２内における雰囲気ガスの温度を変化させることにより、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうので、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力制御を容易化することができる。
＜第３実施形態＞
第３実施形態では、図５に示した雰囲気ガスの圧力制御のステップＳ４において雰囲気ガスの圧力を上昇させる制御のさらにその他の例を説明する。

【0086】

第３実施形態では、図５に示した雰囲気ガスの圧力制御のステップＳ４において雰囲気ガスの圧力を上昇させる制御を実行する場合に、チャンバ２内の空間の温度よりも低温の雰囲気ガスをガス供給装置から供給させることに代えて、チャンバ２の容積を変化させることにより、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を実行する例を説明する。

【0087】

図６は、第３実施形態の積層造形装置１における容積調整装置９０の構成を示す積層造形装置１の断面図である。図６の構成が図１の構成と異なるのは、チャンバ２の内部に容積調整装置９０が設けられていることである。

【0088】

容積調整装置９０は、第３ガイド室９１、第３ステージ９２、および、第３可動支柱９３を含む。第３ステージ９２は、第３可動支柱９３上に取付けられる。第３ステージ９２および第３可動支柱９３は、第３ガイド室９１の内部に設けられる。第３ガイド室９１の内部空間においては、第３ガイド室９１の内壁に沿って第３ステージ９２が昇降可能となるように、第３可動支柱９３および第３ステージ９２が設けられる。

【0089】

第３可動支柱９３は、図中の矢印に示すように、軸長方向に上下動することが可能である。これにより、第３ステージ９２は、第３可動支柱９３の上下動に応じて昇降動作することが可能である。第３ステージ９２の外周部にリング状の気密保持部材（図示省略）が設けられることにより、第３ステージ９２の外周部と、第３ガイド室９１の内壁との間は、気密保持される。

【0090】

第３ステージ９２の上面と、第３ガイド室９１の内壁とで構成される空間９４は、第３ステージ９２が下降するに従って広くなる。これにより、第３ステージ９２が下降するに従って、チャンバ２の内部空間の容積が増加する。一方、第３ステージ９２が上昇するに従って、チャンバ２の内部空間の容積が増加する。

【0091】

容積調整装置９０は、第３ステージ９２の位置を変更することにより、チャンバ２の内部空間の容積を変化させることが可能である。これにより、第３実施形態では、容積調整装置９０によってチャンバ２の内部空間の容積を変化させることにより、チャンバ２内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くすることが可能となる。

【0092】

図２の破線で示されるように容積調整装置９０は、制御装置８２により動作が制御される。図２に示す容積調整装置９０は、第３可動支柱９３を駆動する駆動装置を含む。第３実施形態では、図５に示した雰囲気ガスの圧力制御のステップＳ４において雰囲気ガスの圧力を上昇させる制御を実行する場合に、ＣＰＵ８２ａが、容積調整装置９０を動作させ、第３ステージ９２を上昇させて空間９４を狭くしてチャンバ２の内部空間の容積を減少させる。これにより、第３実施形態では、チャンバ２内の雰囲気ガスを圧縮して雰囲気ガスの圧力を上昇させる制御が実行される。第３実施形態では、チャンバ２内の容積を減少させることにより、チャンバ２内の雰囲気ガスの温度を大気圧よりも高い設定圧力以上にすることができる。

【0093】

第３実施形態では、容積調整装置９０によりチャンバ２内の容積を変化させることによって雰囲気ガスの圧力を上昇させることにより、パウダーベッド５０にレーザ光３５を照射して造形物を積層造形する場合に、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力が大気圧よりも高くされる。これにより、第３実施形態では、プルームの拡散が抑制され、パウダーベッド５０における粉末９の挙動が安定するので、造形物７を積層造形する場合において、スパッタおよび空孔の発生を抑制することが可能となり、造形物における欠陥の発生を抑制することができる。

【0094】

また、第３実施形態では、チャンバ２の容積を変化させることにより、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうので、チャンバ２以外の機器を制御することなく、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を実現することができる。

【0095】

［実施の形態の変形例］
（１） 第１実施形態～第３実施形態では、積層造形装置１が積層造形をする場合において、パウダーベッド５０にエネルギービームとして、レーザ光３５を照射する例を示した。しかし、これに限らず、積層造形装置１が積層造形をする場合においては、電子ビーム等のその他のエネルギービームを用いてもよい。

【0096】

（２） 第１実施形態～第３実施形態では、雰囲気ガスとして、不活性ガスを用いる例を示した。しかし、これに限らず、雰囲気ガスとしては、不活性ガス以外の雰囲気ガスを用いてもよい。また、粉末９は、例えば樹脂等の金属以外の材料を用いてもよい。

【0097】

（３） 第１実施形態～第３実施形態では、積層造形装置１のチャンバ２の内部空間の圧力は、パウダーベッド５０にレーザ光３５を照射して造形物７を積層造形する期間に限り、大気圧よりも高い圧力に制御する例を示した。しかし、積層造形装置１のチャンバ２の内部空間の圧力は、パウダーベッド５０にレーザ光３５を照射する期間以外の期間においても、大気圧よりも高い圧力に制御してもよい。例えば、積層造形装置１のチャンバ２の内部空間の圧力は、常時、大気圧よりも高い圧力に制御してもよい。したがって、制御装置８２は、少なくともパウダーベッド５０にレーザ光３５が照射される時期に、チャンバ２内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行えばよい。

【0098】

（４） 積層造形装置１のチャンバ２の内部空間の雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高い圧力に制御する場合には、ガス供給装置８８からは、チャンバ２の内部に供給する雰囲気ガス自体を大気圧よりも高い圧力に制御するようにしてもよい。

【0099】

（５） 第３実施形態では、チャンバ２内の容積を変化させることによって雰囲気ガスの圧力を上昇させる構成としては、チャンバ２内部空間に可動する気密性の壁部を設け、当該可動する気密性の壁部を動作させ、チャンバ２内の容積を変化させることによって雰囲気ガスの圧力を上昇させる構成等、その他の構成を採用してもよい。

【0100】

［付記］
以上のように、本実施形態は以下のような開示を含む。
［構成１］
チャンバ（チャンバ２）と、
前記チャンバ（チャンバ２）内に雰囲気ガスを供給するガス供給装置（ガス供給装置８８）と、
三次元の造形物（造形物７）を積層造形するために、前記チャンバ（チャンバ２）内において粉末（粉末９）が敷かれたパウダーベッド（パウダーベッド５０）が設けられた造形領域（造形領域５４）に対して、エネルギービーム（レーザ光３５）を照射する照射装置（照射装置８３）と、
前記造形物（造形物７）の積層造形に関する制御を行なう制御装置（制御装置８２）とを備え、
前記制御装置（制御装置８２）は、前記造形物（造形物７）が積層造形される場合に、前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なう、積層造形装置（積層造形装置１）。

【0101】

このような構成によれば、パウダーベッド（パウダーベッド５０）が設けられた造形領域（造形物７）にエネルギービーム（レーザ光３５）を照射して造形物（造形物７）を積層造形する場合に、チャンバ（チャンバ２）内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御がされることにより、プルームの拡散が抑制され、パウダーベッド（パウダーベッド５０）における粉末の挙動が安定するので、造形物（造形物７）を積層造形する場合において、スパッタおよび空孔の発生を抑制することが可能となり、造形物（造形物７）における欠陥の発生を抑制することができる。
［構成２］
前記制御装置（制御装置８２）は、少なくとも前記パウダーベッド（パウダーベッド５０）に前記エネルギービーム（レーザ光３５）が照射される時期に、前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なう、構成１に記載の積層造形装置（積層造形装置１）。

【0102】

このような構成によれば、パウダーベッド（パウダーベッド５０）にエネルギービーム（レーザ光３５）が照射される時期に限り、チャンバ（チャンバ２）内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御が行なわれることにより、制御装置（制御装置８２）における制御処理の負荷を軽減することができる。
［構成３］
前記制御装置（制御装置８２）は、前記チャンバ（チャンバ２）内における空間の温度よりも低温の前記雰囲気ガスを前記ガス供給装置（ガス供給装置８８）から供給させる制御をすることにより、前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なう、構成１または構成２に記載の積層造形装置（積層造形装置１）。

【0103】

このような構成によれば、チャンバ（チャンバ２）内の空間の温度よりも低温の雰囲気ガスがガス供給装置（ガス供給装置８８）からチャンバ（チャンバ２）内に供給されることにより、チャンバ（チャンバ２）内の熱エネルギーによって、その雰囲気ガスを膨張させることができる。これにより、チャンバ（チャンバ２）内の熱エネルギーによって、チャンバ（チャンバ２）内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を実現することができる。
［構成４］
前記制御装置（制御装置８２）は、前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの温度を変化させることにより、前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なう、構成１または構成２に記載の積層造形装置（積層造形装置１）。

【0104】

このような構成によれば、チャンバ（チャンバ２）内における雰囲気ガスの温度を変化させることにより、チャンバ（チャンバ２）内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうので、チャンバ（チャンバ２）内における雰囲気ガスの圧力制御を容易化することができる。
［構成５］
前記制御装置（制御装置８２）は、前記チャンバ（チャンバ２）の容積を変化させることにより、前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なう、構成１または構成２に記載の積層造形装置（積層造形装置１）。

【0105】

このような構成によれば、チャンバ（チャンバ２）の容積を変化させることにより、チャンバ（チャンバ２）内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうので、チャンバ（チャンバ２）以外の機器を制御することなく、チャンバ（チャンバ２）内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を実現することができる。
［構成６］
前記粉末（粉末９）は、鉄系材料の粉末（粉末９）である、構成１～構成５のいずれかに記載の積層造形装置（積層造形装置１）。

【0106】

このような構成によれば、粉末（粉末９）が、鉄系材料の粉末（粉末９）であることにより、蒸気圧の高い鉄系材料の粉末（粉末９）においてプルームの拡散を抑制することができる。
［構成７］
チャンバ（チャンバ２）内にガス供給装置（ガス供給装置８８）から雰囲気ガスを供給するステップ（ステップＳ０）と、
三次元の造形物（造形物７）を積層造形するために、前記チャンバ（チャンバ２）内において粉末（粉末９）が敷かれたパウダーベッド（パウダーベッド５０）が設けられた造形領域（造形領域５４）に対して、照射装置（照射装置８３）からエネルギービーム（レーザ光３５）を照射するステップ（ステップＳ４）と、
前記造形物（造形物７）が積層造形される場合に、前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうステップ（ステップＳ３）とを備える、積層造形方法。

【0107】

このような構成によれば、パウダーベッドが設けられた造形領域にエネルギービームを照射して造形物を積層造形する場合に、チャンバ内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御がされることにより、プルームの拡散が抑制され、パウダーベッドにおける粉末の挙動が安定するので、造形物を積層造形する場合において、スパッタおよび空孔の発生を抑制することが可能となり、造形物における欠陥の発生を抑制することができる。
［構成８］
前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうステップ（ステップＳ３）は、前記制御装置（制御装置８２）は、少なくとも前記パウダーベッド（パウダーベッド５０）に前記エネルギービーム（レーザ光３５）が照射される時期に、前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする、構成１に記載の積層造形方法。

【0108】

このような構成によれば、パウダーベッド（パウダーベッド５０）にエネルギービーム（レーザ光３５）が照射される時期に限り、チャンバ（チャンバ２）内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御が行なわれることにより、制御装置（制御装置８２）における制御処理の負荷を軽減することができる。
［構成９］
前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうステップ（ステップＳ３）は、前記チャンバ（チャンバ２）内における空間の温度よりも低温の前記雰囲気ガスを前記ガス供給装置（ガス供給装置８８）から供給させることにより、前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする、構成７または構成８に記載の積層造形方法。

【0109】

このような構成によれば、チャンバ（チャンバ２）内の空間の温度よりも低温の雰囲気ガスがガス供給装置（ガス供給装置８８）からチャンバ（チャンバ２）内に供給されることにより、チャンバ（チャンバ２）内の熱エネルギーによって、その雰囲気ガスを膨張させることができる。これにより、チャンバ（チャンバ２）内の熱エネルギーによって、チャンバ（チャンバ２）内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を実現することができる。
［構成１０］
前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうステップ（ステップＳ３）は、前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの温度を変化させることにより、前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする、構成７または構成８に記載の積層造形方法。

【0110】

このような構成によれば、チャンバ（チャンバ２）内における雰囲気ガスの温度を変化させることにより、チャンバ（チャンバ２）内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうので、チャンバ（チャンバ２）内における雰囲気ガスの圧力制御を容易化することができる。
［構成１１］
前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうステップ（ステップＳ３）は、前記チャンバ（チャンバ２）の容積を変化させることにより、前記チャンバ（チャンバ２）内における前記雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする、構成７または構成８に記載の積層造形方法。

【0111】

このような構成によれば、チャンバ（チャンバ２）の容積を変化させることにより、チャンバ（チャンバ２）内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を行なうので、チャンバ（チャンバ２）以外の機器を制御することなく、チャンバ（チャンバ２）内における雰囲気ガスの圧力を大気圧よりも高くする制御を実現することができる。
［構成１２］
前記粉末（粉末９）は、鉄系材料の粉末（粉末９）である、構成７～構成１１のいずれかに記載の積層造形方法。

【0112】

このような構成によれば、粉末（粉末９）が、鉄系材料の粉末（粉末９）であることにより、蒸気圧の高い鉄系材料の粉末（粉末９）においてプルームの拡散を抑制することができる。

【0113】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0114】

２ チャンバ、７ 造形物、９ 粉末、３５ レーザ光、５４ 造形領域、５０ パウダーベッド、８２ 制御装置、１ 積層造形装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】