特許 7096284 積層造形装置および三次元造形物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-27

(45)【発行日】2022-07-05

(54)【発明の名称】積層造形装置および三次元造形物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 12/90 20210101AFI20220628BHJP

   B22F 10/36 20210101ALI20220628BHJP

   B22F 10/85 20210101ALI20220628BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20220628BHJP

   B29C 64/268 20170101ALI20220628BHJP

   B29C 64/393 20170101ALI20220628BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20220628BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20220628BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20220628BHJP

【ＦＩ】

B22F12/90

B22F10/36

B22F10/85

B29C64/153

B29C64/268

B29C64/393

B33Y10/00

B33Y30/00

B33Y50/02

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020082080

(22)【出願日】2020-05-07

(65)【公開番号】P2021176978

(43)【公開日】2021-11-11

【審査請求日】2021-02-08

(73)【特許権者】

【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】110002789

【氏名又は名称】特許業務法人ＩＰＸ

(72)【発明者】

【氏名】宮下 泰行

【審査官】松村 駿一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１９１１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８７５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０６２２２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｆ １２／９０

Ｂ２２Ｆ １０／３６

Ｂ２２Ｆ １０／８５

Ｂ２９Ｃ ６４／１５３

Ｂ２９Ｃ ６４／２６８

Ｂ２９Ｃ ６４／３９３

Ｂ３３Ｙ １０／００

Ｂ３３Ｙ ３０／００

Ｂ３３Ｙ ５０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所望の三次元造形物が形成される造形領域を有する造形室を覆うチャンバと、
前記チャンバの上面に設けられるチャンバウインドウと、
前記チャンバの上方に設けられ、レーザ光の光強度の設定値に基づきレーザ光を出力する光源と、前記レーザ光の焦点位置を調整する可動レンズと前記可動レンズを前記レーザ光の光軸方向に移動させるレンズアクチュエータとを有するフォーカス制御ユニットと、前記レーザ光を走査して前記チャンバウインドウを通して前記チャンバ内に形成された材料層に対し前記レーザ光を照射して固化層を形成する走査装置と、を含む照射装置と、
前記レーザ光を終端させるレーザ光終端装置と、
前記チャンバウインドウの温度を測定する温度測定装置と、
前記レーザ光の受光位置におけるビーム径を取得する第１の受光体を有し、所定高さにおけるビーム径または焦点位置を測定するビーム径／焦点位置測定装置と、
前記固化層の形成中に前記チャンバウインドウの温度に応じて前記レーザ光の焦点位置を補正するための補正係数を算出する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
複数の光強度で照射された前記レーザ光の光強度の設定値または実測値と、前記複数の光強度で照射される前記レーザ光が照射されたときの前記チャンバウインドウの温度と、前記複数の光強度で照射される前記レーザ光が照射されたときの前記レーザ光の前記所定高さにおけるビーム径または焦点位置と、を取得し、
前記レーザ光の光強度の設定値または実測値と前記チャンバウインドウの温度との相関を示す第１の一次関数および前記レーザ光の光強度の設定値または実測値と前記レーザ光のビーム径または焦点位置との相関を示す第２の一次関数とを求め、
前記第１の一次関数と前記第２の一次関数とから、前記チャンバウインドウの温度あたりのビーム径の変化量、または前記チャンバウインドウの温度あたりの焦点位置の変化量を前記補正係数として算出し、
前記固化層の形成時、前記チャンバウインドウの温度を取得し、当該温度と前記ビーム径または前記焦点位置が設定のとおりであることを想定しているチャンバウインドウの温度である所定の基準温度との差の値に前記補正係数を掛けて前記レーザ光の前記材料層上面におけるビーム径または焦点位置の前記基準温度からの変位量を算出して、前記可動レンズの補正値を求める、積層造形装置。

【請求項2】

前記レーザ光終端装置は、前記レーザ光の光強度の実測値を取得する第２の受光体を有する光強度測定装置である、請求項１に記載の積層造形装置。

【請求項3】

前記第１の受光体は、鉛直方向に移動可能に構成される、請求項１または請求項２に記載の積層造形装置。

【請求項4】

前記温度測定装置は前記チャンバウインドウの最高温度箇所を捕捉して測定する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の積層造形装置。

【請求項5】

所望の三次元造形物が形成される造形領域を有する造形室を覆うチャンバの上面に設けられるチャンバウインドウの上方に設けられた照射装置から複数の光強度で照射されたレーザ光の光強度の設定値または実測値と、前記複数の光強度で照射される前記レーザ光が照射されたときの前記チャンバウインドウの温度と、前記複数の光強度で照射される前記レーザ光が照射されたときの前記レーザ光の所定高さにおけるビーム径または焦点位置と、を取得し、
前記レーザ光の光強度の設定値または実測値と前記チャンバウインドウの温度との相関を示す第１の一次関数および前記レーザ光の光強度の設定値または実測値と前記レーザ光のビーム径または焦点位置との相関を示す第２の一次関数とを求め、
前記第１の一次関数と前記第２の一次関数とから、前記チャンバウインドウの温度あたりのビーム径の変化量、または前記チャンバウインドウの温度あたりの焦点位置の変化量を補正係数として算出し、
前記チャンバ内に形成された材料層に対し前記レーザ光を照射して固化層を形成する形成時に、前記チャンバウインドウの温度を取得し、当該温度と前記ビーム径または前記焦点位置が設定のとおりであることを想定しているチャンバウインドウの温度である所定の基準温度との差の値に前記補正係数を掛けて前記レーザ光の前記材料層上面におけるビーム径または焦点位置の前記基準温度からの変位量を算出して、前記レーザ光の焦点位置を調整する可動レンズの補正値を求める、
三次元造形物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層造形装置および三次元造形物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

積層造形には種々の方式があるが、例えば粉末床溶融結合を実施する積層造形装置は、所定の造形領域に材料層を形成し、材料層にレーザ光を照射して固化層を形成する。そして、これらを繰り返し、所定数の固化層を積層して所望の三次元造形物を形成する。

【0003】

このような積層造形装置においては、造形領域が密閉されたチャンバで覆われる。チャンバの上方に設けられた照射装置から出力されたレーザ光は、チャンバの上面に設けられたチャンバウインドウを透過し、造形領域に形成された材料層に照射される。チャンバウインドウは反射防止膜等のコーティングを有していてもよい。

【0004】

チャンバウインドウにおいて、レーザ光の一部分が吸収され発熱し局所的に昇温すると、レーザ光の密度や屈折率が変化する熱レンズ効果が発生する。熱レンズ効果により、レーザ光の焦点位置が所望の位置よりも上方に移動するフォーカスシフトが引き起こされる。チャンバウインドウにおけるフォーカスシフトが増大する要因としては、固化層の形成時に発生するヒュームの付着、コーティングが剥がれることによる劣化、清掃不良により発生する白濁等が挙げられる。フォーカスシフトが多大に発生すると、所望の品質の三次元造形物が得られなくなる可能性がある。

【0005】

特許文献１には、チャンバウインドウの汚染による熱レンズ効果を防止するため、造形中にチャンバウインドウを洗浄または交換する積層造形装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１８－２０２４８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、チャンバウインドウの状態は、ヒュームの付着や繰り返しの使用によって変化する。フォーカスシフトが発生すると、レーザ光が設定した焦点位置より上方向にずれることになり、ひいては造形物の不良へと繋がる。固化層を形成するにあたり、チャンバウインドウの状態に合わせて、レーザ光の焦点位置を補正することが求められる。

【0008】

本発明では上記事情を鑑み、レーザ光の焦点位置を補正するための補正係数を決定することのできる積層造形装置および三次元造形物の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様によれば、所望の三次元造形物が形成される造形領域を有する造形室を覆うチャンバと、前記チャンバの上面に設けられるチャンバウインドウと、前記チャンバの上方に設けられ、レーザ光の光強度の設定値に基づきレーザ光を出力する光源と、前記レーザ光の焦点位置を調整する可動レンズと前記可動レンズを前記レーザ光の光軸方向に移動させるレンズアクチュエータとを有するフォーカス制御ユニットと、前記レーザ光を走査して前記チャンバウインドウを通して前記チャンバ内に形成された材料層に対し前記レーザ光を照射して固化層を形成する走査装置と、を含む照射装置と、前記レーザ光を終端させるレーザ光終端装置と、前記チャンバウインドウの温度を測定する温度測定装置と、前記レーザ光の受光位置におけるビーム径を取得する第１の受光体を有し、所定高さにおけるビーム径または焦点位置を測定するビーム径／焦点位置測定装置と、前記固化層の形成中に前記チャンバウインドウの温度に応じて前記レーザ光の焦点位置を補正するための補正係数を算出する制御装置と、を備え、前記制御装置は、複数の光強度で照射された前記レーザ光の光強度の設定値または実測値と、前記複数の光強度で照射される前記レーザ光が照射されたときの前記チャンバウインドウの温度と、前記複数の光強度で照射される前記レーザ光が照射されたときの前記レーザ光の前記所定高さにおけるビーム径または焦点位置と、を取得し、前記レーザ光の光強度の設定値または実測値と前記チャンバウインドウの温度との相関を示す第１の一次関数および前記レーザ光の光強度の設定値または実測値と前記レーザ光のビーム径または焦点位置との相関を示す第２の一次関数とを求め、前記第１の一次関数と前記第２の一次関数とから、前記チャンバウインドウの温度あたりの前記所定高さにおけるビーム径の変化量、または前記チャンバウインドウの温度あたりの焦点位置の変化量を前記補正係数として算出し、前記固化層の形成時、前記チャンバウインドウの温度を取得し、当該温度と所定の基準温度との差の値に前記補正係数を掛けて前記レーザ光の前記材料層上面におけるビーム径または焦点位置の前記基準温度からの変位量を算出して、前記可動レンズの補正値を求める、積層造形装置が提供される。

【0010】

また、本発明の一様態によれば、所望の三次元造形物が形成される造形領域を有する造形室を覆うチャンバの上面に設けられるチャンバウインドウの上方に設けられた照射装置から複数の光強度で照射されたレーザ光の光強度の設定値または実測値と、前記複数の光強度で照射される前記レーザ光が照射されたときの前記チャンバウインドウの温度と、前記複数の光強度で照射される前記レーザ光が照射されたときの前記レーザ光の所定高さにおけるビーム径または焦点位置と、を取得し、前記レーザ光の光強度の設定値または実測値と前記チャンバウインドウの温度との相関を示す第１の一次関数および前記レーザ光の光強度の設定値または実測値と前記レーザ光のビーム径または焦点位置との相関を示す第２の一次関数とを求め、前記第１の一次関数と前記第２の一次関数とから、前記チャンバウインドウの温度あたりのビーム径の変化量、または前記チャンバウインドウの温度あたりの焦点位置の変化量を補正係数として算出し、前記チャンバ内に形成された材料層に対し前記レーザ光を照射して固化層を形成する形成時に、前記チャンバウインドウの温度を取得し、当該温度と所定の基準温度との差の値に前記補正係数を掛けて前記レーザ光の前記材料層上面におけるビーム径または焦点位置の前記基準温度からの変位量を算出して、前記レーザ光の焦点位置を調整する可動レンズの補正値を求める、三次元造形物の製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0011】

本発明の一態様によれば、複数の光強度でレーザ光が照射され、このときのレーザ光の光強度の設定値または実測値と、チャンバウインドウの温度と、レーザ光のビーム径または焦点位置に基づいて補正係数が算出される。固化層の形成中、この補正係数とチャンバウインドウの温度とに基づいてレーザ光の焦点位置が補正される。このように構成することで、三次元造形物の固化層の形成中により適切にレーザ光の焦点位置を制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係る積層造形装置１の構成を示した図である。

【図2】照射装置５の構成を示した図である。

【図3】ヒューム拡散部１５の構成を示した図である。

【図4】測定装置６の配置例を示した図である。

【図5】測定装置６の配置例を示した図である。

【図6】第１の受光体６１１の移動範囲とレーザ光Ｌの焦点位置の調節範囲を示す図である。

【図7】制御装置８のブロック図である。

【図8】主制御装置８１の機能的な構成を示すブロック図である。

【図9】レーザ光Ｌの光強度Ｉとチャンバウインドウ１２の温度Ｔの関係を示すグラフである。

【図10】レーザ光Ｌの光強度Ｉとレーザ光Ｌのビーム径Ｄの関係を示すグラフである。

【図11】チャンバウインドウ１２の温度Ｔとレーザ光Ｌのビーム径Ｄの関係を示すグラフである。

【図12】積層造形装置１の動作の流れを示すアクティビティ図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を用い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。

【0014】

１．構成例
図１は、本発明の実施形態に係る積層造形装置１の構成を示した図である。図１に示すように、積層造形装置１は、チャンバ１１と、造形テーブル２と、材料層形成装置４と、照射装置５と、測定装置６（ビーム径／焦点位置測定装置６１、光強度測定装置６２、温度測定装置６３）と、制御装置８（図１では不図示）と、を備える。

【0015】

チャンバ１１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Ｒを有する造形室１０を覆う。なお、積層造形装置１は造形中または造形後に固化層Ｓに対して切削加工を行う加工装置を備えてもよい。加工装置は、切削工具を把持する加工ヘッドを備え、加工ヘッドは加工ヘッド駆動装置により造形室１０内の任意の位置に移動可能に構成される。このとき、蛇腹等でチャンバ１１の内部を造形室１０と駆動室に区切り、加工ヘッド駆動装置の大部分を駆動室に収容してもよい。すなわち、チャンバ１１により覆われる少なくとも１つの空間のうち、造形領域Ｒを有する空間を造形室１０という。なお、チャンバ１１の造形室１０側には、開閉可能な不図示の作業扉が設けられている。

【0016】

造形中、作業扉は閉められ、チャンバ１１は、実質的に密閉されるように構成される。チャンバ１１は所定濃度の不活性ガスが供給されるとともに、材料層Ｍの固化時、すなわち焼結時または溶融・凝固時に発生するヒュームを含んだ不活性ガスを排出している。好ましくは、チャンバ１１から排出された不活性ガスは、ヒュームが除去されチャンバ１１に返送される。具体的には、チャンバ１１には、不図示の不活性ガス供給装置と、不図示のヒュームコレクタが接続されている。不活性ガス供給装置は、例えば、空気から不活性ガスを生成する不活性ガス生成装置または不活性ガスが貯留されるガスボンベであり、チャンバ１１内に所定濃度の不活性ガスを供給する。ヒュームコレクタは、例えば、電気集塵機またはフィルタであり、チャンバ１１から排出された不活性ガスからヒュームを除去した上で、チャンバ１１内に返送する。なお、本発明において、不活性ガスとは、材料層Ｍや固化層Ｓと実質的に反応しないガスをいい、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等から材料の種類に応じて適当なものが選択される。

【0017】

造形領域Ｒには、材料層Ｍが形成される造形テーブル２が設けられる。造形テーブル２は、造形テーブル駆動装置３によって鉛直方向に移動することができる。三次元造形物を形成する際には、造形テーブル２上にベースプレート２１が載置されてもよい。このとき、ベースプレート２１上に１層目の材料層Ｍが形成される。造形テーブル２の周りには、造形テーブル２の移動範囲において造形テーブル２を囲繞する周壁１４が設けられる。

【0018】

造形テーブル駆動装置３としては、造形テーブル２を鉛直方向に沿って往復移動させることができる任意のアクチュエータを含むものが採用できる。本実施形態においては、造形テーブル駆動装置３は、造形テーブル２の直下に設けられるスライドベースと、ボールねじと、ボールねじを支持するガイドベースとを備える。ボールねじは、モータによって回転するネジ軸と、ボールを介してネジ軸と螺合するナットと、を含む。ナットはスライドベースの側面に固定される。

【0019】

材料層形成装置４が、造形室１０内に設けられる。材料層形成装置４は、造形領域Ｒ上、すなわち造形テーブル２上に、所定厚みの材料層Ｍを形成する。材料層形成装置４は材料層Ｍを形成する任意の装置であってよいが、本実施形態の材料層形成装置４は、造形領域Ｒを有するベース台４１と、ベース台４１上に配置され水平１軸方向に移動可能に構成されたリコータヘッド４２と、リコータヘッド４２を駆動させる任意のアクチュエータであるリコータヘッド駆動装置４３と、を含む。リコータヘッド４２の両側面にはそれぞれブレードが設けられる。リコータヘッド４２は、不図示の材料供給装置から金属の材料粉体が供給され、内部に収容した材料粉体を底面から排出しながら水平１軸方向に往復移動する。このとき、ブレードは排出された材料粉体を平坦化して材料層Ｍを形成する。

【0020】

照射装置５は、チャンバ１１の上方に設けられ、材料層Ｍにレーザ光Ｌを照射して焼結または溶融させ固化層Ｓを形成する。図２に示すように、照射装置５は、光源５１と、コリメータ５２と、フォーカス制御ユニット５３と、走査装置５４と、を有している。

【0021】

光源５１は、レーザ光Ｌの光強度の設定値に基づきレーザ光Ｌを出力する。レーザ光Ｌは、材料層Ｍを焼結または溶融することが可能であり、例えば、ＣＯ_２レーザ、ファイバーレーザ、またはＹＡＧレーザである。コリメータ５２は、コリメータレンズを有し、光源５１から出力されたレーザ光Ｌを平行光に変換する。フォーカス制御ユニット５３は、レーザ光Ｌの焦点位置を調整する可動レンズ５３１と、可動レンズ５３１をレーザ光Ｌの光軸方向に移動させるレンズアクチュエータ５３２と、可動レンズ５３１を通過したレーザ光Ｌを集光する集光レンズ５３３と、を有し、コリメータ５２で平行光に変換されたレーザ光Ｌを所定のスポット径に調整する。本実施形態においては、可動レンズ５３１は拡散レンズであるが、集光レンズであってもよい。走査装置５４は、レーザ光Ｌを走査してチャンバウインドウ１２を通してチャンバ１１内に形成された材料層Ｍにレーザ光Ｌを照射して固化層Ｓを形成する。走査装置５４は、具体的には第１のガルバノミラー５４１と、第１のガルバノミラー５４１を回転させる第１のミラーアクチュエータ５４２と、第２のガルバノミラー５４３と、第２のガルバノミラー５４３を回転させる第２のミラーアクチュエータ５４４とを有するガルバノスキャナである。第１のガルバノミラー５４１の回転角度を制御することでレーザ光Ｌの照射位置のＸ軸方向が制御され、第２のガルバノミラー５４３の回転角度を制御することでレーザ光Ｌの照射位置のＹ軸方向が制御される。

【0022】

第１のガルバノミラー５４１および第２のガルバノミラー５４３により照射位置が制御されたレーザ光Ｌは、レーザ光Ｌの透過窓である照射装置ウインドウ１３およびチャンバウインドウ１２を通して造形テーブル２上の材料層Ｍに照射され、固化層Ｓを形成する。なお、チャンバウインドウ１２は反射防止膜等のコーティングを有していてもよい。照射装置ウインドウ１３は、走査装置５４の下方の、コリメータ５２、フォーカス制御ユニット５３および走査装置５４を保持する筐体の下面に設けられる。チャンバウインドウ１２は、チャンバ１１の上面に設けられる。照射装置ウインドウ１３およびチャンバウインドウ１２は、レーザ光Ｌを透過可能な材料で形成される。具体的に、照射装置ウインドウ１３およびチャンバウインドウ１２の材料は、レーザ光Ｌの種類に応じて、石英ガラスもしくはホウケイ酸ガラスまたはゲルマニウム、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ＬがファイバーレーザまたはＹＡＧレーザの場合、照射装置ウインドウ１３およびチャンバウインドウ１２は石英ガラスで構成可能である。

【0023】

チャンバ１１の上面には、チャンバウインドウ１２を覆うようにヒューム拡散部１５が設けられる。図３に示すように、ヒューム拡散部１５は、円筒状の筐体１５１と、筐体１５１内に配置された円筒状の拡散部材１５２を備える。筐体１５１と拡散部材１５２の間に不活性ガス供給空間１５３が設けられる。また、筐体１５１の底面には、拡散部材１５２の内側に開口部１５４が設けられる。拡散部材１５２には多数の細孔１５５が設けられており、不活性ガス供給空間１５３に供給された清浄な不活性ガスは細孔１５５を通じて清浄室１５６に充満される。そして、清浄室１５６に充満された清浄な不活性ガスは、開口部１５４を通じてヒューム拡散部１５の下方に向かって噴出される。ヒューム拡散部１５は、チャンバウインドウ１２が固化層Ｓの形成時に発生するヒュームによって汚染されることを防止するとともに、レーザ光Ｌの照射経路を横断しようとするヒュームを照射経路から排除することを助ける。

【0024】

以上に説明した照射装置５の構成はあくまで一例であり、本実施形態に限定されるものではない。

【0025】

２．測定装置
積層造形装置１は、図４および図５に示すように、測定装置６として、ビーム径／焦点位置測定装置６１と、光強度測定装置６２と、温度測定装置６３とを備える。なお、図４は、ビーム径／焦点位置測定装置６１によりレーザ光Ｌを測定している状態を示し、図５は、光強度測定装置６２によりレーザ光Ｌを測定している状態を示しており、温度測定装置６３は、いずれの状態でもチャンバウインドウ１２の温度を測定する。

【0026】

ビーム径／焦点位置測定装置６１と光強度測定装置６２は、造形中にリコータヘッド４２、加工ヘッドおよびレーザ光Ｌ等と干渉することや、材料粉体やヒュームにより汚染されることを防ぐため、測定時のみ造形室１０に搬入されることが好ましい。測定装置６を移動させる搬送装置として、ビーム径／焦点位置測定装置６１を移動させる第１の搬送装置７１と、光強度測定装置６２を移動させる第２の搬送装置７４が設けられる。搬送装置としては任意のアクチュエータを含むものが採用できるが、例えば、モータによって回転するネジ軸と、ボールを介してネジ軸と螺合し各測定装置６と接続されるナットと、を有するボールねじである。また、本実施形態では、搬送装置は測定装置６を水平方向にのみ移動させるように構成されるが、鉛直方向にも移動させられるように構成されてもよい。測定装置６の搬送口として、チャンバ１１または周壁１４の少なくとも一方に形成される開口には、開閉可能なシャッタが設けられる。本実施形態においては、第１のシャッタ７２がチャンバ１１の側壁に、第２のシャッタ７５が第１のシャッタ７２が周壁１４に設けられる。シャッタは、上下方向、左右方向または上下左右方向に摺動するよう構成されてもよいし、回動するよう構成されてもよい。第１のシャッタ７２を開閉させる第１のシャッタ駆動装置７３および第２のシャッタ７５を開閉させる第２のシャッタ駆動装置７６は任意のアクチュエータでよいが、例えば流体圧シリンダまたは電動シリンダである。なお、造形中とは、三次元造形物の造形を開始してから終了するまでの期間であり、より具体的には、所定のプロジェクトファイルの実行を開始してから、最後の固化層Ｓの形成を終了するまでをいう。

【0027】

ビーム径／焦点位置測定装置６１は、レーザ光Ｌの受光位置におけるビーム径を取得する第１の受光体６１１を有し、所定高さにおけるビーム径または焦点位置を測定する。ビーム径／焦点位置測定装置６１としては、例えばフォーカスモニタが用いられる。本実施形態においては、第１の受光体６１１は、前後（図４における左右方向）に移動可能なアーム６１２に保持されている。好ましくは、第１の受光体６１１は、鉛直方向に移動可能に構成される。例えば、ビーム径／焦点位置測定装置６１が第１の受光体６１１を鉛直方向に移動させるアクチュエータを有していてもよいし、ビーム径／焦点位置測定装置６１全体が第１の搬送装置７１によって鉛直方向に移動されてもよい。本実施形態では、アーム６１２が鉛直方向に移動することで、第１の受光体６１１が鉛直方向に移動される。第１の受光体６１１が鉛直方向に移動可能に構成されることで、ビーム径／焦点位置測定装置６１は、所定の光強度の設定値に基づいて出力されたレーザ光Ｌについて、複数の高さにおけるビーム径を測定することができる。複数の高さにおけるビーム径のデータに基づき、焦点位置が算出される。ビーム径／焦点位置測定装置６１は、第１の搬送装置７１により造形室１０の内外に搬送される。この搬送に際して、第１のシャッタ７２が開閉される。

【0028】

第１の受光体６１１が鉛直方向に移動可能に構成されるとき、測定時、フォーカス制御ユニット５３は、ビーム径／焦点位置測定装置６１によって測定されるレーザ光Ｌの焦点位置を、第１の受光体６１１の鉛直方向の可動範囲内に調節することが望ましい。これにより、より正確に焦点位置を取得することができる。換言すれば、正確に焦点位置を取得するにあたり、図６に矢印Ｂで示される第１の受光体６１１の鉛直方向の可動範囲と、矢印Ｃで示されるレーザ光Ｌの焦点位置の調節可能範囲は、一部重複していることが望ましい。なお、レーザ光Ｌの焦点位置は、フォーカスシフトにより設定位置よりも上方に移動している可能性があるので、第１の受光体６１１はフォーカスシフトしたレーザ光Ｌの焦点位置を取得できる十分な範囲に可動できるように構成されることが望ましい。なお、測定時にレーザ光Ｌの焦点位置が変更された場合は、測定後、少なくとも固化層Ｓの形成時までに、レーザ光Ｌの焦点位置は元の位置に戻される。

【0029】

なお、焦点位置近辺では光強度とビーム径との比例関係に多少ずれが生じることがある。そのため、所定高さにおけるビーム径を取得するにあたっては、焦点位置から多少ずらした位置で測定することが望ましい。例えば本実施形態においては、焦点位置におけるビーム径は約１００μｍであるが、ビーム径が約１３０μｍ以上となる位置でビーム径を測定することが望ましい。

【0030】

レーザ光Ｌを終端させるレーザ光終端装置として、光強度測定装置６２が設けられる。光強度測定装置６２は、レーザ光Ｌの光強度の実測値を取得する第２の受光体６２１を有し、レーザ光Ｌの光強度を測定する。光強度測定装置６２としては、例えばパワーメータ、より具体的にはサーモパイルセンサ式のパワーメータが使用される。レーザ光Ｌを受光した第２の受光体６２１は発熱し、発熱量に応じた光強度の実測値を電気信号として出力する。なお、レーザ光終端装置は必ずしもレーザ光Ｌの光強度の実測値を取得する機能を有している必要はなく、少なくともレーザ光Ｌを終端させるよう構成されればよい。後述する第１の一次関数および第２の一次関数の算出においてレーザ光Ｌの光強度の値が参照されるが、当該光強度は実測値であっても設定値であってもよい。但し、光強度の実測値を参照する方がより正確に第１の一次関数および第２の一次関数を演算することができるので、レーザ光終端装置として、光強度測定装置６２が設けられることが望ましい。光強度測定装置６２は、第２の搬送装置７４により造形室１０の内外に搬送される。この搬送に際して、第２のシャッタ７５が開閉される。

【0031】

第２の受光体６２１の破損を防ぐため、第２の受光体６２１におけるレーザ光Ｌは、十分にデフォーカスした状態であることが望ましい。換言すれば、第２の受光体６２１は十分に下方に配置されることが望ましい。本実施形態においては、第２の受光体６２１は、測定時は周壁１４に囲繞される空間に配置される。このとき、光強度測定装置６２が造形テーブル２や固化層Ｓ等と干渉しないよう、造形テーブル２は、造形テーブル駆動装置３により下方に下げられる。また、水などを用いて第２の受光体６２１を冷却可能に構成してもよい。第２の受光体６２１は常時冷却されることが望ましいが、例えば、レーザ光Ｌの測定直前に冷却を開始し、測定後に所定期間が経過した時点で冷却を終了するようにしてもよい。

【0032】

より正確に測定を行うために、ビーム径／焦点位置測定装置６１と光強度測定装置６２によって測定されるレーザ光Ｌの入射角度は、水平方向に対して９０°であることが望ましい。本実施形態においては、造形テーブル２の中心にレーザ光Ｌを照射したとき、レーザ光Ｌの入射角度が９０°となる。そのため、本実施形態においては、第１の受光体６１１および第２の受光体６２１の受光位置は、造形テーブル２の中心軸上にある。

【0033】

また、ビーム径／焦点位置測定装置６１と光強度測定装置６２は、一体として構成することも可能である。すなわち、レーザ光Ｌの受光位置におけるビーム径の値を取得する第１の受光体６１１と、レーザ光Ｌの受光位置における光強度の実測値を取得する第２の受光体６２１を有する装置が、ビーム径／焦点位置測定装置６１および光強度測定装置６２を兼ねる測定装置６として使用されてもよい。

【0034】

温度測定装置６３は、チャンバウインドウ１２の温度を測定する。温度測定装置６３は、例えば、赤外線サーモグラフィである。温度測定装置６３は、不図示の加工装置の加工ヘッドやレーザ光Ｌ等に干渉しない、任意の位置に設けられる。温度測定装置６３は、所定の位置に固定されても良いし、任意の駆動装置で移動可能に設けられても良い。本実施形態においては、作業扉の内側に不図示の収納ボックスが設置され、収納ボックス内に温度測定装置６３と、温度測定装置６３を造形室１０内の所定位置に配置する駆動装置が収納されている。本実施形態においては、チャンバウインドウ１２の温度を測定するときのみ、温度測定装置６３は駆動装置により造形室１０内の所定位置に配置される。温度測定装置６３が赤外線サーモグラフィであるとき、温度測定装置６３は、チャンバウインドウ１２の造形室１０側の表面における最高温度を、チャンバウインドウ１２の温度として取得する。また、温度測定装置６３はチャンバウインドウ１２の最高温度箇所を捕捉して測定する。温度測定装置６３によるチャンバウインドウ１２の温度測定は、造形中常時行われてもよいが、少なくとも、ビーム径／焦点位置測定装置６１がレーザ光Ｌのビーム径または焦点位置を測定している際、光強度測定装置６２がレーザ光Ｌの光強度を測定している際、レーザ光Ｌにより固化層Ｓを形成する際に行われる。

【0035】

なお、レーザ光Ｌのビーム径または焦点位置ならびにチャンバウインドウ１２の温度を測定するにあたり、チャンバウインドウ１２の温度が飽和している必要がある。そのため、１、２分程度レーザ光Ｌを照射し続けて、十分にチャンバウインドウ１２を昇温させてから、レーザ光Ｌおよびチャンバウインドウ１２を測定することが望ましい。

【0036】

３．制御装置
次に、積層造形装置１を制御する制御装置８について説明する。図７に示すように、制御装置８は、主制御装置８１と、表示装置８２と、照射制御装置８６と、複数のドライバ８３、８４、８５１、８５２、８５３、８５４、８６１、８６２、８６３と、を有している。

【0037】

制御装置８は、積層造形装置１の各部を制御する。また、制御装置８は、測定装置６であるビーム径／焦点位置測定装置６１および光強度測定装置６２ならびに温度測定装置６３とそれぞれ接続され、ビーム径／焦点位置測定装置６１、光強度測定装置６２、温度測定装置６３を動作させるとともに、測定データを取得して固化層Ｓの形成中にチャンバウインドウ１２の温度に応じてレーザ光Ｌの焦点位置を補正するための補正係数を算出し、照射装置５の可動レンズ５３１の補正値を求める。

【0038】

主制御装置８１は、ＣＡＭ装置９が作成したプロジェクトファイルにしたがって、材料層形成装置４、造形テーブル２、ビーム径／焦点位置測定装置６１、光強度測定装置６２、第１の搬送装置７１、第２の搬送装置７４、第１のシャッタ７２、第２のシャッタ７５、温度測定装置６３等を制御する。また、照射制御装置８６へと造形プログラムを送信する。主制御装置８１は、記憶装置８１１と演算装置８１２とメモリ８１３とを有している。また、主制御装置８１は、固化層Ｓの形成中にチャンバウインドウ１２の温度に応じてレーザ光Ｌの焦点位置を補正するための補正係数を算出し、照射装置５の可動レンズ５３１の補正値を求める。

【0039】

なお、ＣＡＭ装置９は、所望の三次元造形物を形成するためのメインプログラムと、造形プログラムとを含むプロジェクトファイルを作成する。メインプログラムは、シーケンス番号をふられた複数のプログラム行で構成され、各プログラム行は、所定の層における焼結または溶融の指令を含む。また、造形プログラムは、レーザ光Ｌの照射位置等の指令を含む。

【0040】

記憶装置８１１は、通信線や可搬記憶媒体を介してＣＡＭ装置９から取得したプロジェクトファイル等を記憶する。

【0041】

演算装置８１２は、記憶装置８１１に記憶したプロジェクトファイルを解析し、材料層形成装置４や造形テーブル２等を制御するための演算処理を実行する。

【0042】

メモリ８１３は、演算装置８１２による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。

【0043】

また、メモリ８１３は、ビーム径／焦点位置測定装置６１、光強度測定装置６２および温度測定装置６３が取得したデータを記憶し、演算装置８１２は当該データに基づいてレーザ光Ｌの焦点位置を補正するための補正係数を算出する。なお、データの記憶および補正係数の算出等は、主制御装置８１と別体に設けられた演算装置およびメモリによってなされてもよい。

【0044】

表示装置８２は、主制御装置８１に接続され、主制御装置８１が通知するデータやエラーメッセージ等を表示する。

【0045】

ドライバ８３は、主制御装置８１からの指令に基づいて、リコータヘッド駆動装置４３に所要の駆動電流を供給する。また、主制御装置８１は、ドライバ８３を介してリコータヘッド駆動装置４３から入力される動作信号に基づいてフィードバック制御を行う。

【0046】

ドライバ８４は、主制御装置８１からの指令に基づいて、造形テーブル駆動装置３に所要の駆動電流を供給する。これにより、造形テーブル駆動装置３のモータが回転し、造形テーブル２が上方向または下方向に移動する。また、主制御装置８１は、ドライバ８４を介して造形テーブル駆動装置３から入力される動作信号に基づいてフィードバック制御を行う。なお、制御装置８は、測定装置６によるレーザ光Ｌの測定を行う際に、造形テーブル２を鉛直下方に移動させる。

【0047】

ドライバ８５１、ドライバ８５２、ドライバ８５３、ドライバ８５４は、主制御装置８１からの指令に基づいて、それぞれ第１の搬送装置７１と、第２の搬送装置７４と、第１のシャッタ駆動装置７３と、第２のシャッタ駆動装置７６に所要の駆動電流を供給する。また、主制御装置８１は、ドライバ８５１、８５２を介して第１の搬送装置７１および第２の搬送装置７４から入力される動作信号に基づいてそれぞれフィードバック制御を行う。第１のシャッタ駆動装置７３および第２のシャッタ駆動装置７６は、駆動源が電気であるときはフィードバック制御されることが望ましく、駆動源が流体圧であるときはオープン制御されることが望ましい。すなわち、主制御装置８１は、ドライバ８５３、ドライバ８５４を介して第１のシャッタ駆動装置７３および第２のシャッタ駆動装置７６から入力される動作信号に基づいてそれぞれフィードバック制御を行ってもよいし、オープン制御を行ってもよい。また、第１のシャッタ７２および第２のシャッタ７５の開閉をそれぞれ検出するためのリミットスイッチが設けられていてもよい。主制御装置８１からの指令に基づき、ビーム径／焦点位置測定装置６１および光強度測定装置６２によるレーザ光Ｌの測定を行う際に、第１のシャッタ７２および第２のシャッタ７５が開かれ、第１の搬送装置７１および第２の搬送装置７４が造形室１０の外部から造形室１０の内部に移動される。また、ビーム径／焦点位置測定装置６１および光強度測定装置６２によるレーザ光Ｌの測定後、第１の搬送装置７１および第２の搬送装置７４が造形室１０の内部から造形室１０の外部に移動され、第１のシャッタ７２および第２のシャッタ７５が閉じられる。

【0048】

照射制御装置８６は、主制御装置８１から造形プログラムを受信し、この造形プログラムに基づいてドライバ８６１、ドライバ８６２およびドライバ８６３に指令を送出する。さらに、照射制御装置８６は、光源５１に指令を送出し、レーザ光Ｌの強度やオン／オフの切り替えを制御する。

【0049】

ドライバ８６１は、照射制御装置８６からの指令に基づいて照射装置５の走査装置５４に所要の駆動電流を供給する。走査装置５４では、ドライバ８６１からの駆動電流に応じて第１のミラーアクチュエータ５４２が動作し、第１のガルバノミラー５４１が回転する。

【0050】

ドライバ８６２は、照射制御装置８６からの指令に基づいて照射装置５の走査装置５４に所要の駆動電流を供給する。走査装置５４では、ドライバ８６２からの駆動電流に応じて第２のミラーアクチュエータ５４４が動作し、第２のガルバノミラー５４３が回転する。

【0051】

ドライバ８６３は、照射制御装置８６からの指令に基づいて照射装置５のフォーカス制御ユニット５３に所要の駆動電流を供給する。フォーカス制御ユニット５３では、ドライバ８６３からの駆動電流に応じてレンズアクチュエータ５３２が動作し、可動レンズ５３１が移動する。なお、固化層Ｓの形成中において、造形面、すなわち材料層Ｍの上面におけるレーザ光Ｌのビーム径を一定にするため、照射位置に応じて焦点位置が補正される。具体的に、照射制御装置８６は、第１のミラーアクチュエータ５４２および第２のミラーアクチュエータ５４４からの位置信号を受け、造形面におけるビーム径が一定になるよう、ドライバ８６３に可動レンズ５３１の位置を補正するよう指令を出力する。

【0052】

ここで、主制御装置８１による補正係数と補正値の算出方法について説明する。図８は、主制御装置８１の機能的な構成を示すブロック図である。主制御装置８１は、取得部８１４と、補正係数算出部８１５と、補正値算出部８１６の各機能部を有する。これら各機能部は、記憶装置８１１に記憶されているプログラムに基づいて演算装置８１２が動作することで実現され、その動作に際してメモリ８１３が用いられる。なお、主制御装置８１は、取得部８１４、補正係数算出部８１５、補正値算出部８１６以外に、他の機能部を実現するがここでの説明は省略する。

【0053】

取得部８１４は、複数の光強度で照射されたレーザ光Ｌの光強度の設定値または実測値と、複数の光強度で照射されるレーザ光Ｌが照射されたときのチャンバウインドウ１２の温度と、複数の光強度で照射されるレーザ光Ｌが照射されたときのレーザ光Ｌの所定高さにおけるビーム径または焦点位置と、を取得する。第１の一次関数および第２の一次関数の算出においてレーザ光Ｌの光強度の実測値が使用される場合、取得部８１４は、光強度測定装置６２からレーザ光Ｌの光強度の実測値を取得する。また、第１の一次関数および第２の一次関数の算出においてレーザ光Ｌの光強度の設定値が使用される場合、取得部８１４は、レーザ光Ｌの光強度の設定値を取得する。レーザ光Ｌの光強度の設定値を取得するにあたり、取得部８１４は、例えば、プロジェクトファイルのレーザ光Ｌ測定時のレーザ光Ｌ照射に係るマクロプログラム上の設定値を参照してもよいし、照射制御装置８６から光源５１への指令信号を参照してもよい。また、取得部８１４は、温度測定装置６３からチャンバウインドウ１２の温度を取得し、ビーム径／焦点位置測定装置６１からレーザ光Ｌの所定高さにおけるビーム径または焦点位置を取得する。

【0054】

補正係数算出部８１５は、レーザ光Ｌの光強度の設定値または実測値とチャンバウインドウ１２の温度との相関を示す第１の一次関数と、レーザ光Ｌの光強度の設定値または実測値とレーザ光Ｌのビーム径または焦点位置との相関を示す第２の一次関数と、を求める。第１の一次関数および第２の一次関数は、例えば、最小二乗法による線形近似によって求められる。

【0055】

例えば、レーザ光Ｌの光強度Ｉとチャンバウインドウ１２の温度Ｔの関係を示すグラフは、図９に示すようになる。レーザ光Ｌの光強度Ｉとチャンバウインドウ１２の温度Ｔから、第１の一次関数として数１が求められる。なお、図９は、それぞれ状態が異なる同仕様の２つのチャンバウインドウ１２を使用した際の、それぞれの第１の一次関数を示している。図９に示した２つの第１の一次関数のうち、傾きの大きいものは、傾きの小さいものよりも、チャンバウインドウ１２の状態が悪化しておりフォーカスシフトが大きい場合である。

【0056】

【数1】

【0057】

そして、この数１を変形すると数２となる。

【0058】

【数2】

【0059】

一方、レーザ光Ｌの光強度Ｉとレーザ光Ｌのビーム径Ｄの関係を示すグラフは、図１０に示すようになる。レーザ光Ｌの光強度Ｉとレーザ光Ｌのビーム径Ｄから、第２の一次関数として数３が求められる。なお、図１０は、それぞれ状態が異なる同仕様の２つのチャンバウインドウ１２を使用した際の、それぞれの第２の一次関数を示している。図１０に示した２つの第２の一次関数のうち、傾きの大きいものは、傾きの小さいものよりも、チャンバウインドウ１２の状態が悪化しておりフォーカスシフトが大きい場合である。

【0060】

【数3】

【0061】

そして、この数３を変形すると数４となる。

【0062】

【数4】

【0063】

なお、レーザ光Ｌのビーム径Ｄに代えてレーザ光Ｌの焦点位置Ｐを用いる場合には、レーザ光Ｌの光強度Ｉとレーザ光Ｌの焦点位置Ｐの関係から、第２の一次関数として数５が求められる。

【0064】

【数5】

【0065】

そして、この数５を変形すると数６となる。

【0066】

【数6】

【0067】

ここで、補正係数算出部８１５は、第１の一次関数と第２の一次関数とから、チャンバウインドウ１２の温度あたりのビーム径の変化量、またはチャンバウインドウ１２の温度あたりの焦点位置の変化量を補正係数として算出する。

【0068】

数２と数４から、チャンバウインドウ１２の温度Ｔとビーム径Ｄとの相関を示す第３の一次関数である数７が求められる。

【0069】

【数7】

【0070】

そして、この数７を変形すると数８となり、この数８の傾き（ｃ／ａ）が照射装置５の可動レンズ５３１を移動させる際の補正係数となる。

【0071】

【数8】

【0072】

図１１は、チャンバウインドウ１２の温度Ｔとレーザ光Ｌのビーム径Ｄの関係を示すグラフを示す。図１１から明らかなように、第３の一次関数は、チャンバウインドウ１２の状態に寄らず、同仕様のチャンバウインドウ１２であれば、略一致する。すなわち、補正係数（ｃ／ａ）は、同じ仕様のチャンバウインドウ１２を使用する場合に、劣化・汚染等の状態に関係なく、略一致する。

【0073】

なお、ａおよびｃの値は、第１の一次関数および第２の一次関数からそれぞれ算出できるので、補正係数（ｃ／ａ）は、第１の一次関数および第２の一次関数から直接算出できる。

【0074】

なお、レーザ光Ｌのビーム径Ｄに代えてレーザ光Ｌの焦点位置Ｐを用いる場合には、チャンバウインドウ１２の温度あたりの焦点位置の変化量を補正係数として算出する。

【0075】

数２と数６から、チャンバウインドウ１２の温度Ｔと焦点位置Ｐとの相関を示す第３の一次関数である数９が求められる。

【0076】

【数9】

【0077】

そして、この数９を変形すると数１０となり、この数１０の傾き（ｅ／ａ）が照射装置５の可動レンズ５３１を移動させる際の補正係数となる。

【0078】

レーザ光Ｌのビーム径Ｄに代えてレーザ光Ｌの焦点位置Ｐを用いる場合においても、第３の一次関数は、チャンバウインドウ１２の状態に寄らず、同仕様のチャンバウインドウ１２であれば、略一致する。すなわち、補正係数（ｅ／ａ）は、同じ仕様のチャンバウインドウ１２を使用する場合に、劣化・汚染等の状態に関係なく、略一致する。

【0079】

【数10】

【0080】

ところで、固化層Ｓの形成時における焦点位置および造形面（材料層Ｍの上面）におけるビーム径は、チャンバウインドウ１２が所定の基準温度であるときを想定して設定されている。基準温度は任意の値でよいが、例えば、常温である。

【0081】

補正値算出部８１６は、固化層Ｓの形成時、チャンバウインドウ１２の温度を取得し、当該温度と基準温度との差の値に補正係数を掛けてレーザ光Ｌの造形面（材料層Ｍの上面）におけるビーム径または焦点位置の基準温度からの変位量を算出して、可動レンズ５３１の補正値を求める。具体的に、温度測定装置６３によって測定されたチャンバウインドウ１２の温度と基準温度との差をＴΔとすると、任意の高さにおけるビーム径の設定値からの変位量は、｛（ｃ／ａ）ＴΔ｝、焦点位置の設定値からの変位量は、｛（ｅ／ａ）ＴΔ｝となる。可動レンズ５３１の動作量と任意の高さにおけるビーム径とは比例関係にあり、可動レンズ５３１の動作量と焦点位置とは比例関係にあるので、各変位量から、設定値通りの焦点位置を得るための可動レンズ５３１の補正値が求められる。フォーカス制御ユニット５３は、補正値分可動レンズ５３１を移動させてレーザ光Ｌの焦点位置を補正する。

【0082】

なお、チャンバウインドウ１２の状態が良好であり、フォーカスシフト量が十分に小さいとき、すなわち数３および数５における係数ｃまたは係数ｅの値が所定の閾値以下であるとき、チャンバウインドウ１２の温度による可動レンズ５３１の補正を行わないように構成されてもよい。但し、このように構成される場合は、造形中に適宜チャンバウインドウ１２の状態の再判定がなされることが望ましい。例えば、所定のタイミングで再度レーザ光Ｌおよびチャンバウインドウ１２の温度を測定して、係数ｃまたは係数ｅを算出し、係数ｃまたは係数ｅの値が所定の閾値以下であるかを判定してもよい。また、例えば、固化層Ｓの形成時のチャンバウインドウ１２の温度から、チャンバウインドウ１２の状態が良好であるかどうかを判定してもよい。

【0083】

４．動作説明
続いて、図１２を参照して積層造形装置１の動作について説明する。

【0084】

積層造形装置１は、まず、レーザ光Ｌの照射位置および焦点位置の調整を行い、造形テーブル２を下降させ、ビーム径／焦点位置測定装置６１および光強度測定装置６２を造形室１０内に搬入させてから、ビーム径／焦点位置測定装置６１と光強度測定装置６２によるレーザ光Ｌの測定を行う（Ａ１０１）。このとき、温度測定装置６３によるチャンバウインドウ１２の温度測定も併せて行う（Ａ１０２）。レーザ光Ｌは光強度を変えて複数回照射され、それぞれのレーザ光Ｌおよびレーザ光Ｌ照射中のチャンバウインドウ１２の温度が測定される。光強度の値は任意に設定される。ビーム径／焦点位置測定装置６１と光強度測定装置６２と温度測定装置６３による測定を終えると、制御装置８がチャンバウインドウ１２の温度あたりのビーム径の変化量、またはチャンバウインドウ１２の温度あたりの焦点位置の変化量を補正係数として算出する（Ａ１０３）。前述の通り、このとき、制御装置８は、チャンバウインドウ１２の状態が良好であるかを判定し、チャンバウインドウ１２の温度による可動レンズ５３１の補正を行うかを決定してもよい。なお、測定後は、積層造形装置１は、ビーム径／焦点位置測定装置６１および測定装置光強度測定装置６２を造形室１０外に搬出させ、レーザ光Ｌの照射位置と焦点位置を測定前の状態に戻し、下降させた造形テーブル２を元の位置に戻す。

【0085】

続いて、積層造形装置１は、材料層形成装置４を動作させて、造形領域Ｒ上に、材料層Ｍを形成する（Ａ１０４）。そして、積層造形装置１は、照射装置５を動作させて材料層Ｍの所定位置にレーザ光Ｌを照射し、造形領域Ｒ上に固化層Ｓを形成する（Ａ１０５）。固化層Ｓの形成と並行して、温度測定装置６３がチャンバウインドウ１２の温度を測定し（Ａ１０６）、可動レンズ５３１の移動量の補正値を算出し（Ａ１０７）、この補正値に基づいて可動レンズ５３１の移動量を補正する（Ａ１０８）。

【0086】

固化層Ｓの形成と並行して行われるチャンバウインドウ１２の温度の測定、補正値の算出、可動レンズ５３１の移動量の補正は、固化層Ｓの形成時において常時行われる。また、材料層Ｍの形成と固化層Ｓの形成、固化層Ｓの形成と並行して行われるチャンバウインドウ１２の温度の測定、補正値の算出、可動レンズ５３１の移動量の補正についても同様に、三次元造形物の造形が終了するまで常時行われる。

【0087】

なお、本実施形態においては、レーザ光Ｌの測定と、チャンバウインドウ１２の温度測定と、補正係数の算出は、造形開始時、より具体的には、所定のプロジェクトファイルの実行を開始してから最初の固化層Ｓの形成を開始するまでの間に行われる。但し、前述のとおり、チャンバウインドウ１２は汚染等の状態にかかわらず同仕様であれば補正係数は同一となるので、所定の造形を開始する前に当該造形に使用されるチャンバウインドウ１２と同一または同仕様のチャンバウインドウ１２を使用して、補正係数を算出しておいてもよい。

【0088】

また、新品等、状態が非常に良好なチャンバウインドウ１２が使用される場合、造形開始直後のフォーカスシフト量は非常に少なくなる。そのため、造形開始時の測定において、チャンバウインドウ１２の温度の変化量やレーザ光のビーム径または焦点位置の変化量が微小となるので、測定値の検出誤差が相対的に大きくなり、補正係数の算出誤差も大きくなる可能性がある。そのため、状態が非常に良好なチャンバウインドウ１２が使用される場合は、造形途中の任意のタイミングで再測定および補正係数の算出を行うことが望ましい。再測定を行うか否かは、オペレータが任意で決定してもよい。また、造形開始直後の測定において、フォーカスシフト量が非常に少ない場合、すなわち、数３および数５における係数ｃまたは係数ｅの値が所定の閾値以下であるとき、任意のタイミングで再測定を行うように構成されてもよい。

【符号の説明】

【0089】

１ ：積層造形装置
２ ：造形テーブル
３ ：造形テーブル駆動装置
４ ：材料層形成装置
５ ：照射装置
６ ：測定装置
８ ：制御装置
９ ：ＣＡＭ装置
１０ ：造形室
１１ ：チャンバ
１２ ：チャンバウインドウ
１３ ：照射装置ウインドウ
１４ ：周壁
１５ ：ヒューム拡散部
２１ ：ベースプレート
４１ ：ベース台
４２ ：リコータヘッド
４３ ：リコータヘッド駆動装置
５１ ：光源
５２ ：コリメータ
５３ ：フォーカス制御ユニット
５４ ：走査装置
６１ ：ビーム径／焦点位置測定装置
６２ ：光強度測定装置
６３ ：温度測定装置
７１ ：第１の搬送装置
７２ ：第１のシャッタ
７３ ：第１のシャッタ駆動装置
７４ ：第２の搬送装置
７５ ：第２のシャッタ
７６ ：第２のシャッタ駆動装置
８１ ：主制御装置
８２ ：表示装置
８３ ：ドライバ
８４ ：ドライバ
８６ ：照射制御装置
１５１ ：筐体
１５２ ：拡散部材
１５３ ：不活性ガス供給空間
１５４ ：開口部
１５５ ：細孔
１５６ ：清浄室
５３１ ：可動レンズ
５３２ ：レンズアクチュエータ
５３３ ：集光レンズ
５４１ ：第１のガルバノミラー
５４２ ：第１のミラーアクチュエータ
５４３ ：第２のガルバノミラー
５４４ ：第２のミラーアクチュエータ
６１１ ：第１の受光体
６１２ ：アーム
６２１ ：第２の受光体
８１１ ：記憶装置
８１２ ：演算装置
８１３ ：メモリ
８１４ ：取得部
８１５ ：補正係数算出部
８１６ ：補正値算出部
８５１ ：ドライバ
８５２ ：ドライバ
８５３ ：ドライバ
８５４ ：ドライバ
８６１ ：ドライバ
８６２ ：ドライバ
８６３ ：ドライバ
Ｂ ：矢印
Ｃ ：矢印
Ｄ ：ビーム径
Ｉ ：光強度
Ｌ ：レーザ光
Ｍ ：材料層
Ｐ ：焦点位置
Ｒ ：造形領域
Ｓ ：固化層
Ｔ ：温度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】