特許 7537086 処理装置及び処理方法、加工方法、並びに、造形装置、造形方法、コンピュータプログラム、及び、記録媒体

(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】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】処理装置及び処理方法、加工方法、並びに、造形装置、造形方法、コンピュータプログラム、及び、記録媒体

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/34 20140101AFI20240814BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20240814BHJP

   B23K 26/354 20140101ALI20240814BHJP

   B22F 3/105 20060101ALI20240814BHJP

   B22F 3/16 20060101ALI20240814BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20240814BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20240814BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

B23K26/34

B23K26/21 Z

B23K26/354

B22F3/105

B22F3/16

B33Y10/00

B33Y30/00

B33Y50/02

【請求項の数】 46

(21)【出願番号】P 2019559559

(86)(22)【出願日】2018-12-03

(86)【国際出願番号】 JP2018044381

(87)【国際公開番号】W WO2019116944

(87)【国際公開日】2019-06-20

【審査請求日】2021-11-10

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2017/044615

(32)【優先日】2017-12-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100104765

【弁理士】

【氏名又は名称】江上 達夫

(74)【代理人】

【識別番号】100107331

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 聡延

(72)【発明者】

【氏名】上野 和樹

(72)【発明者】

【氏名】関口 慧

(72)【発明者】

【氏名】白石 雅之

(72)【発明者】

【氏名】江上 茂樹

【審査官】黒石 孝志

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５３０２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０７３１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０３８２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９４９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１９９０２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特許第６８２４４８７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１７－８７６３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７３

Ｂ２２Ｆ ３／１０５

Ｂ２２Ｆ ３／１６

Ｂ３３Ｙ １０／００ － ５０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータに
部材の第１表面に造形用エネルギビームを照射して前記第１表面に溶融池を形成し前記溶融池に造形材料を供給することにより第１方向に沿って形成された構成層が、前記第１方向と交差する第２方向に複数積層された造形物を、ＬＭＤ方式の処理装置を用いて造形することと、
前記複数の構成層が位置する前記造形物の第２表面に加工用エネルギビームを照射することと
とを実行させ、
前記造形することにおいて前記造形物の一部が形成されている期間の少なくとも一部の期間に、既に造形された前記造形物の他の一部に前記加工用エネルギビームを照射して前記他の一部を滑らかにする処理プログラム。

【請求項2】

前記部材と前記造形物との境界部分に前記加工用エネルギビームを照射する
請求項１に記載の処理プログラム。

【請求項3】

前記加工用エネルギビームが前記第２表面に照射される第１領域の大きさは、前記造形用エネルギビームが前記第１表面に照射される第２領域の大きさよりも大きい
請求項１又は２に記載の処理プログラム。

【請求項4】

前記第２表面に対する、前記造形物を造形しているときに前記造形用エネルギビームが前記第１表面に向けて射出される方向と、前記第２表面に対する、前記加工用エネルギビームが前記第２表面に向けて射出される方向とは、互いに異なる
請求項１から３のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項5】

部材の第１表面に造形用エネルギビームを照射して前記第１表面に溶融池を形成し前記溶融池に造形材料を供給することにより第１方向に沿って形成された構成層が、前記第１方向と交差する第２方向に複数積層された造形物を処理するＬＭＤ方式の処理装置の制御をコンピュータに実行させる処理プログラムであって、
前記複数の構成層が位置する前記造形物の第２表面に加工用エネルギビームを照射することと、
前記造形物の一部が形成されている期間の少なくとも一部の期間に、既に造形された前記造形物の他の一部に前記加工用エネルギビームを照射して前記他の一部を滑らかにすることと
を実行させる処理プログラム。

【請求項6】

前記コンピュータに
前記部材と前記造形物との境界部分に前記加工用エネルギビームを照射する処理を行わせる
請求項５に記載の処理プログラム。

【請求項7】

前記部材は、造形用エネルギビームを母材の第３表面に照射することで形成される溶融池に造形材料を供給することにより造形される
請求項５又は６に記載の処理プログラム。

【請求項8】

前記第１方向は、前記溶融池の底面から上面への方向である
請求項５から７のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項9】

前記コンピュータに
前記加工用エネルギビームの単位面積当たりの強度又はエネルギを、前記造形用エネルギビームの単位面積当たりの強度又はエネルギよりも小さくする処理を行わせる
請求項５から８のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項10】

前記コンピュータに
前記加工用エネルギビームが前記第２表面に照射される第１領域の大きさを、前記造形用エネルギビームが前記第１表面に照射される第２領域の大きさよりも大きくする処理を行わせる
請求項５から９のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項11】

前記処理装置は、前記造形用エネルギビーム及び前記加工用エネルギビームを射出する光源と、
前記光源からのエネルギビームを集光する集光光学系とを備え、
前記コンピュータに
前記第１表面に集光される前記集光光学系からの前記エネルギビームの第１集光状態と、前記第２表面に集光される前記集光光学系からの前記エネルギビームの第２集光状態とを互いに異ならせる処理を行わせる
請求項５から１０のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項12】

前記第１集光状態の前記エネルギビームを前記造形用エネルギビームとし、前記第２集光状態の前記エネルギビームを前記加工用エネルギビームとする
請求項１１に記載の処理プログラム。

【請求項13】

前記コンピュータに、
前記造形用エネルギビームが射出される方向に対する前記造形物の姿勢を変更する処理を行わせる
請求項５から１２のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項14】

前記コンピュータに、
前記造形物を造形しているときに前記造形用エネルギビームが前記第１表面に向けて射出される方向と、前記加工用エネルギビームが前記第２表面に向けて射出される方向とが互いに異なるように、前記姿勢を変更する処理を行わせる
請求項１３に記載の処理プログラム。

【請求項15】

前記造形物の形状に関する形状情報を用いて前記姿勢を変更する
請求項１３又は１４に記載の処理プログラム。

【請求項16】

前記コンピュータに
前記造形物の形状に関する形状情報を用いて、前記造形用エネルギビームが射出される方向を変更する処理を行わせる
請求項１３から１５のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項17】

前記形状情報は、前記造形物の形状を計測する形状計測装置の計測結果を含む
請求項１５又は１６に記載の処理プログラム。

【請求項18】

前記形状情報は、前記造形物の設計情報を含む
請求項１５から１７のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項19】

前記設計情報は前記造形物の形状を表す情報を含む
請求項１８に記載の処理プログラム。

【請求項20】

前記コンピュータに
前記設計情報を用いて前記造形物を造形する処理を行わせる
請求項１８又は１９に記載の処理プログラム。

【請求項21】

前記コンピュータに、
前記第２表面に対して前記加工用エネルギビームが垂直入射するように、前記姿勢を変更する処理を行わせる
請求項１３から２０のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項22】

前記コンピュータに、
前記姿勢を変更する前と比較して前記第２表面に対する前記加工用エネルギビームの入射角度が小さくなるように、前記姿勢を変更する処理を行わせる
請求項１３から２１のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項23】

前記加工用エネルギビームが前記第２表面に照射されるとき、前記第２表面は水平である
請求項１５から２２のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項24】

前記部材は、造形用エネルギビームを母材の第３表面に照射することで形成される溶融池に造形材料を供給することにより造形され、
前記コンピュータに
前記加工用エネルギビームを、前記造形物の第２表面と前記部材の表面のうち前記第２方向に向けられた第４表面とを含む面内の照射領域に照射する処理を行わせ、
前記第１方向に沿った前記照射領域の大きさは、前記第１方向に沿った前記部材の中心位置と前記造形物の中心位置との間隔よりも大きい
請求項１５から２３のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項25】

前記照射領域の前記第１方向に沿った大きさは、前記造形物の前記第１方向に沿った大きさと前記部材の前記第１方向に沿った大きさとの和の半分よりも大きい
請求項２４に記載の処理プログラム。

【請求項26】

前記コンピュータに、
前記部材の一部が形成されている期間の少なくとも一部において、既に形成された前記部材の他の一部を前記加工用エネルギビームで研磨する処理を行わせる
請求項２４又は２５に記載の処理プログラム。

【請求項27】

前記コンピュータに、
前記第２表面上に照射される前記加工用エネルギビームの照射領域の大きさを、前記第２表面における凹凸のピッチよりも大きくする処理を行わせる
請求項５から２６のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項28】

前記コンピュータに、
前記加工用エネルギビームによる前記第２表面の加工条件を制御する処理を行わせる
請求項５から２７のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項29】

前記コンピュータに、
前記第２表面のうちの第３部分に前記加工用エネルギビームを照射するときに用いられる第１加工条件と、前記第２表面のうちの第４部分に前記加工用エネルギビームを照射するときに用いられる第２加工条件とが異なる処理を行わせる
請求項２８に記載の処理プログラム。

【請求項30】

前記第３部分における前記加工用エネルギビームからの熱の伝達態様は、前記第４部分における前記加工用エネルギビームからの熱の伝達態様と異なる
請求項２９に記載の処理プログラム。

【請求項31】

前記伝達態様は、前記加工用エネルギビームからの熱の拡散特性を含む
請求項３０に記載の処理プログラム。

【請求項32】

前記第３部分は、前記第４部分よりも前記加工用エネルギビームからの熱が拡散しにくい領域を含み、
前記コンピュータに、
前記加工用エネルギビームから前記第３部分に伝達される熱量を、前記加工用エネルギビームから前記第４部分に伝達される熱量よりも少なくする処理を行わせる
請求項２９から３１のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項33】

前記加工条件は、前記加工用エネルギビームに関する第１条件を含む
請求項２８から３２のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項34】

前記第１条件は、前記加工用エネルギビームの単位面積当たりの強度又はエネルギ、前記加工用エネルギビームのフォーカス位置、前記加工用エネルギビームのデフォーカス量、前記加工用エネルギビームが照射される照射領域の大きさ、前記照射領域の形状、前記照射領域の位置及び前記加工用エネルギビームの強度分布又はエネルギ分布の少なくとも一つに関する条件を含む
請求項３３に記載の処理プログラム。

【請求項35】

前記コンピュータに
前記加工用エネルギビームと前記第２表面との相対位置を変更する処理を行わせ、
前記加工条件は、前記位置を変更することに関する第２条件を含む
請求項２８から３４のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項36】

前記第２条件は、前記加工用エネルギビームが照射される照射領域の前記第２表面に対する相対的な移動速度を含む
請求項３５に記載の処理プログラム。

【請求項37】

前記加工条件は研磨条件である
請求項２８から３６のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項38】

前記コンピュータに、
前記第２表面に前記エネルギビームを照射させることよって、前記第２表面を前記エネルギビームの照射前よりも滑らかにする処理を行わせる
請求項５から３７のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項39】

前記コンピュータに、
前記第２表面に前記エネルギビームを照射させることによって、前記第２表面の色調を前記エネルギビームの照射前と変える処理を行わせる
請求項５から３８のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項40】

前記コンピュータに、
前記第２表面に前記エネルギビームを照射させることによって、前記第２表面の反射率を前記エネルギビームの照射前よりも上げる処理を行わせる
請求項５から３９のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項41】

前記コンピュータに
前記第２表面に前記エネルギビームを照射することによって、前記第２表面の面粗さを前記エネルギビームの照射前よりも細かくする処理を行わせる
請求項５から４０のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項42】

前記コンピュータに、
前記第２表面に前記エネルギビームを照射することによって、前記第２表面での光の拡散度を前記エネルギビームの照射前よりも下げる処理を行わせる
請求項５から４１のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項43】

前記コンピュータに
前記第２表面に前記エネルギビームを照射することによって、前記第２表面を溶融させる処理を行わせる
請求項５から４２のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項44】

前記コンピュータに、
前記造形物に前記加工用エネルギビームを照射することによって、前記造形物の表面を前記加工用エネルギビームの照射前よりも滑らかにする処理を行わせる
請求項１から４３のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項45】

前記他の一部を滑らかにした後に、前記ＬＭＤ方式の処理装置を用いて前記他の一部が滑らかにされた前記造形物に造形を行う
請求項１から４４のいずれか一項に記載の処理プログラム。

【請求項46】

請求項１から４５のいずれか一項に記載の処理プログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、物体にエネルギビームを照射する処理を行うための処理装置、処理方法、加工方法、造形装置、造形方法、コンピュータプログラム、及び、記録媒体の技術分野に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、粉状の材料をエネルギビームで溶融した後に、溶融した材料を再固化させることで造形物を形成する造形装置が記載されている。特許文献１に記載された造形装置は、造形物を形成した後に、造形物に付着した粉状の材料を取り除いている。このような造形装置では、造形した造形物の表面に対して適切な処理を行うことが技術的課題となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許公開第２０１７／００１４９０９号

【発明の概要】

【0004】

第１の態様によれば、物体にエネルギビームを照射する処理を行う処理装置において、前記物体の表面の少なくとも一部に前記エネルギビームを照射するエネルギビーム照射装置と、前記物体の前記表面における前記エネルギビームの照射位置を変更する位置変更装置とを備え、前記物体の形状に関する形状情報を用いて前記エネルギビームの前記照射位置を制御する処理装置が提供される。

【0005】

第２の態様によれば、物体にエネルギビームを照射する処理を行う処理装置において、前記物体の表面の第１部分と、前記第１部分と異なる方向に向けられた前記物体の表面の第２部分とに前記エネルギビームを照射するエネルギビーム照射装置と、前記エネルギビームの照射方向に対する前記物体の姿勢を変更する姿勢変更装置とを備え、前記第１部分が第１方向に向くように前記物体の姿勢を第１姿勢に設定して前記第１部分にエネルギビームを照射し、前記第２部分が第２方向に向くように前記物体の姿勢を前記第１姿勢と異なる第２姿勢に設定して前記エネルギビームを照射する処理装置が提供される。

【0006】

第３の態様によれば、部材の第１表面に造形用エネルギビームを照射して前記第１表面に溶融池を形成し前記溶融池に造形材料を供給することにより造形された造形物を処理する処理装置であって、前記部材と前記造形物とが並ぶ第１方向と交差する第２方向に向けられた前記造形物の第２表面の少なくとも一部に加工用エネルギビームを照射する処理装置が提供される。

【0007】

第４の態様によれば、エネルギビームを供給する光源と、前記光源からのエネルギビームを対象物に集光する集光光学系と、前記集光光学系を介した前記エネルギビームの集光位置に造形材料を供給する材料供給部と、前記集光位置と前記対象物との相対的な位置関係を変更する位置変更装置と、前記集光位置と前記対象物との相対的な位置関係を変更しつつ前記集光位置に前記造形材料を供給して造形物としての物体を造形するように前記位置変更装置を制御する制御装置とを備え、前記集光光学系を介したエネルギビームを前記物体に照射し、前記対象物に集光する前記光源からの前記エネルギビームの前記集光光学系内での光路と、前記物体に照射される前記エネルギビームの前記集光光学系内での光路とは同じ光路である処理装置が提供される。

【0008】

第５の態様によれば、物体にエネルギビームを照射する処理を行う処理方法において、前記物体の表面の少なくとも一部に前記エネルギビームを照射することと、前記物体の前記表面における前記エネルギビームの照射位置を変更することと含み、前記物体の形状に関する形状情報を用いて前記エネルギビームの前記照射位置を変更する処理方法が提供される。

【0009】

第６の態様によれば、物体にエネルギビームを照射する処理を行う処理方法において、前記物体の表面の第１部分が第１方向に向くように前記物体の姿勢を第１姿勢に設定して前記第１部分にエネルギビームを照射することと、前記第１部分と異なる方向に向けられた前記物体の表面の第２部分が第２方向に向くように前記物体の姿勢を前記第１姿勢と異なる第２姿勢に設定して、前記第２部分に前記エネルギビームを照射することとを含む処理方法が提供される。

【0010】

第７の態様によれば、部材の第１表面に造形用エネルギビームを照射して前記第１表面に溶融池を形成し前記溶融池に造形材料を供給することにより造形された造形物を処理する処理方法であって、前記部材と前記造形物とが並ぶ第１方向と交差する第２方向に向けられた前記造形物の第２表面の少なくとも一部に加工用エネルギビームを照射することとを含む処理方法が提供される。

【0011】

第８の態様によれば、部材の第１表面に造形用エネルギビームを照射して前記第１表面に溶融池を形成し前記溶融池に造形材料を供給することにより造形物を造形することと、前記部材と前記造形物とが並ぶ第１方向と交差する第２方向に向けられた前記造形物の第２表面の少なくとも一部に加工用エネルギビームを照射することとを含む処理方法が提供される。

【0012】

第９の態様によれば、エネルギビームを供給することと、集光光学系を用いて前記エネルギビームを対象物に集光することと、前記エネルギビームが集光される集光位置に造形材料を供給することと、前記集光位置と前記対象物との相対的な位置関係を変更しつつ前記集光位置に前記造形材料を供給して造形物としての物体を造形することと、前記集光光学系を介した前記エネルギビームを前記物体に照射することとを含み、前記対象物に集光する前記光源からの前記エネルギビームの前記集光光学系内での光路と、前記物体に照射される前記エネルギビームの前記集光光学系内での光路とは同じ光路である処理方法が提供される。

【0013】

第１０の態様によれば、物体にエネルギビームを照射する処理を行う処理装置を制御するコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、前記処理装置は、前記物体の表面の少なくとも一部に前記エネルギビームを照射するエネルギビーム照射装置と、前記物体の前記表面における前記エネルギビームの照射位置を変更する位置変更装置とを備え、前記物体の形状に関する形状情報を用いて前記エネルギビームの前記照射位置を制御する処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。

【0014】

第１１の態様によれば、物体にエネルギビームを照射する処理を行う処理装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、前記処理装置は、前記物体の表面の第１部分と、前記第１部分と異なる方向に向けられた前記物体の表面の第２部分とに前記エネルギビームを照射するエネルギビーム照射装置と、前記エネルギビームの照射方向に対する前記物体の姿勢を変更する姿勢変更装置とを備え、前記第１部分が第１方向に向くように前記物体の姿勢を第１姿勢に設定して前記第１部分にエネルギビームを照射し、前記第２部分が第２方向に向くように前記物体の姿勢を前記第１姿勢と異なる第２姿勢に設定して前記エネルギビームを照射する処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。

【0015】

第１２の態様によれば、部材の第１表面に造形用エネルギビームを照射して前記第１表面に溶融池を形成し前記溶融池に造形材料を供給することにより造形された造形物を処理する処理装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、前記部材と前記造形物とが並ぶ第１方向と交差する第２方向に向けられた前記造形物の第２表面の少なくとも一部に加工用エネルギビームを照射する処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。

【0016】

第１３の態様によれば、エネルギビームを供給する光源と、前記光源からのエネルギビームを対象物に集光する集光光学系と、前記集光光学系を介した前記エネルギビームの集光位置に造形材料を供給する材料供給部と、前記集光位置と前記対象物との相対的な位置関係を変更する位置変更装置とを備える処理装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、前記処理装置は、前記集光光学系を介したエネルギビームを前記物体に照射し、前記対象物に集光する前記光源からの前記エネルギビームの前記集光光学系内での光路と、前記物体に照射される前記エネルギビームの前記集光光学系内での光路とは同じ光路であり、前記集光位置と前記対象物との相対的な位置関係を変更しつつ前記集光位置に前記造形材料を供給して造形物としての物体を造形するように前記位置変更装置を制御する処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。

【0017】

第１４の態様によれば、物体にエネルギビームを照射する処理を行う処理装置において、前記物体の表面の少なくとも一部に前記エネルギビームを照射するエネルギビーム照射装置と、前記物体の前記表面における前記エネルギビームの照射位置を変更する位置変更装置と、前記物体の形状に関する形状情報を用いて前記エネルギビームの前記照射位置を制御する制御信号を受信する受信装置とを備える処理装置が提供される。

【0018】

第１５の態様によれば、物体にエネルギビームを照射する処理を行う処理装置において、前記物体の表面の第１部分と、前記第１部分と異なる方向に向けられた前記物体の表面の第２部分とに前記エネルギビームを照射するエネルギビーム照射装置と、前記エネルギビームの照射方向に対する前記物体の姿勢を変更する姿勢変更装置と、前記第１部分が第１方向に向くように前記物体の姿勢を第１姿勢に設定して前記第１部分にエネルギビームを照射し、前記第２部分が第２方向に向くように前記物体の姿勢を前記第１姿勢と異なる第２姿勢に設定して前記エネルギビームを照射するように、前記エネルギビーム照射装置および前記姿勢変更装置を制御する制御信号を受信する受信装置とを備える処理装置が提供される。

【0019】

第１６の態様によれば、部材の第１表面に造形用エネルギビームを照射して前記第１表面に溶融池を形成し前記溶融池に造形材料を供給することにより造形された造形物を処理する処理装置であって、前記部材と前記造形物とが並ぶ第１方向と交差する第２方向に向けられた前記造形物の第２表面の少なくとも一部に加工用エネルギビームを照射するように、前記処理装置を制御する制御信号を受信する受信装置を備える処理装置が提供される。

【0020】

第１７の態様によれば、エネルギビームを供給する光源と、前記光源からのエネルギビームを対象物に集光する集光光学系と、前記集光光学系を介した前記エネルギビームの集光位置に造形材料を供給する材料供給部と、前記集光位置と前記対象物との相対的な位置関係を変更する位置変更装置と、前記集光位置と前記対象物との相対的な位置関係を変更しつつ前記集光位置に前記造形材料を供給して造形物としての物体を造形するように前記位置変更装置を制御する制御信号を受信する受信装置とを備え、前記集光光学系を介したエネルギビームを前記物体に照射し、前記対象物に集光する前記光源からの前記エネルギビームの前記集光光学系内での光路と、前記物体に照射される前記エネルギビームの前記集光光学系内での光路とは同じ光路である処理装置が提供される。

【0021】

第１８の態様によれば、物体にエネルギビームを照射する処理を行う処理装置を制御する制御装置であって、前記処理装置は、前記物体の表面の少なくとも一部に前記エネルギビームを照射するエネルギビーム照射装置と、前記物体の前記表面における前記エネルギビームの照射位置を変更する位置変更装置とを備え、前記物体の形状に関する形状情報を用いて前記エネルギビームの前記照射位置を制御する処理を行う制御装置が提供される。

【0022】

第１９の態様によれば、物体にエネルギビームを照射する処理を行う処理装置を制御する制御装置であって、前記処理装置は、前記物体の表面の第１部分と、前記第１部分と異なる方向に向けられた前記物体の表面の第２部分とに前記エネルギビームを照射するエネルギビーム照射装置と、前記エネルギビームの照射方向に対する前記物体の姿勢を変更する姿勢変更装置とを備え、前記第１部分が第１方向に向くように前記物体の姿勢を第１姿勢に設定して前記第１部分にエネルギビームを照射し、前記第２部分が第２方向に向くように前記物体の姿勢を前記第１姿勢と異なる第２姿勢に設定して前記エネルギビームを照射する処理を行う制御装置が提供される。

【0023】

第２０の態様によれば、部材の第１表面に造形用エネルギビームを照射して前記第１表面に溶融池を形成し前記溶融池に造形材料を供給することにより造形された造形物を処理する処理装置を制御する制御装置であって、前記部材と前記造形物とが並ぶ第１方向と交差する第２方向に向けられた前記造形物の第２表面の少なくとも一部に加工用エネルギビームを照射する処理を行う制御装置が提供される。

【0024】

第２１の態様によれば、エネルギビームを供給する光源と、前記光源からのエネルギビームを対象物に集光する集光光学系と、前記集光光学系を介した前記エネルギビームの集光位置に造形材料を供給する材料供給部と、前記集光位置と前記対象物との相対的な位置関係を変更する位置変更装置とを備える処理装置を制御する制御装置であって、前記処理装置は、前記集光光学系を介したエネルギビームを前記物体に照射し、前記対象物に集光する前記光源からの前記エネルギビームの前記集光光学系内での光路と、前記物体に照射される前記エネルギビームの前記集光光学系内での光路とは同じ光路であり、前記集光位置と前記対象物との相対的な位置関係を変更しつつ前記集光位置に前記造形材料を供給して造形物としての物体を造形するように前記位置変更装置を制御する処理を行う制御装置が提供される。

【0025】

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、本実施形態の造形システムの構造を示すブロック図である。

【図2】図２（ａ）及び図２（ｂ）の夫々は、本実施形態の造形システムが備える造形装置の構造を示す側面図である（但し、説明の便宜上、一部は断面図である）。

【図3】図３（ａ）から図３（ｃ）の夫々は、ワーク上のある領域において光を照射し且つ造形材料を供給した場合の様子を示す断面図である。

【図4】図４（ａ）から図４（ｃ）の夫々は、３次元構造物を形成する過程を示す断面図である。

【図5】図５（ａ）は、３次元構造物の表面の少なくとも一部である研磨対象面を示す断面図であり、図５（ｂ）は、３次元構造物の表面の少なくとも一部である研磨対象面を示す斜視図である。

【図6】図６（ａ）から図６（ｃ）の夫々は、研磨動作が行われている過程での研磨対象面の状態を示す断面図である。

【図7】図７は、光強度条件を示すグラフである。

【図8】図８は、照射サイズ条件を満たす光を研磨対象面と関連付けて示す断面図である。

【図9】図９（ａ）及び図９（ｂ）の夫々は、照射サイズ条件が満たされないように研磨動作が行われている過程での研磨対象面の状態を示す断面図である。

【図10】図１０は、照射サイズ条件を満たす光を研磨対象面と関連付けて示す断面図である。

【図11】図１１は、高さが異なる複数の構造層が積層された３次元構造物を示す断面図である。

【図12】図１２（ａ）から図１２（ｂ）の夫々は、光方向条件を満たす光を研磨対象面と関連付けて示す断面図である。

【図13】図１３は、光方向条件を満たす光を研磨対象面と関連付けて示す断面図である。

【図14】図１４は、光方向条件を満たす光を研磨対象面と関連付けて示す断面図である。

【図15】図１５（ａ）から図１５（ｃ）の夫々は、面方向条件を満たす研磨対象面を示す断面図である。

【図16】図１６（ａ）は、面方向条件を満たしていない研磨対象面に照射された光によって溶融した造形材料を示す断面図であり、図１６（ｂ）は、面方向条件を満たしている研磨対象面に照射された光によって溶融した造形材料を示す断面図である。

【図17】図１７は、第１変形例の造形装置の構造を示す断面図である。

【図18】図１８は、第２変形例の造形装置の構造を示す断面図である。

【図19】図１９は、３次元構造物における熱が相対的に拡散されにくい領域及び熱が相対的に拡散されやすい領域の位置の一例を示す斜視図である。

【図20】図２０は、３次元構造物の変形を抑制するように、熱の拡散度合いに基づいて制御される熱量を示すグラフである。

【図21】図２１は、光の強度と光から伝達される熱量との関係を示すグラフである。

【図22】図２２は、３照射領域の移動速度と光から伝達される熱量との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図面を参照しながら、処理装置、処理方法、加工方法、造形装置、造形方法、コンピュータプログラム、及び、記録媒体の実施形態について説明する。以下では、レーザ肉盛溶接法（ＬＭＤ：Ｌａｓｅｒ Ｍｅｔａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、造形材料Ｍを用いた付加加工を行うことで３次元構造物ＳＴを形成可能な造形システム１を用いて、処理装置、処理方法、加工方法、造形装置、造形方法、コンピュータプログラム、及び、記録媒体の実施形態を説明する。尚、レーザ肉盛溶接法（ＬＭＤ）は、ダイレクト・メタル・デポジション、ダイレクト・エナジー・デポジション、レーザクラッディング、レーザ・エンジニアード・ネット・シェイピング、ダイレクト・ライト・ファブリケーション、レーザ・コンソリデーション、シェイプ・デポジション・マニュファクチャリング、ワイヤ－フィード・レーザ・デポジション、ガス・スルー・ワイヤ、レーザ・パウダー・フージョン、レーザ・メタル・フォーミング、セレクティブ・レーザ・パウダー・リメルティング、レーザ・ダイレクト・キャスティング、レーザ・パウダー・デポジション、レーザ・アディティブ・マニュファクチャリング、レーザ・ラピッド・フォーミングと称してもよい。

【0028】

また、以下の説明では、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸から定義されるＸＹＺ直交座標系を用いて、造形システム１を構成する各種構成要素の位置関係について説明する。尚、以下の説明では、説明の便宜上、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれが水平方向（つまり、水平面内の所定方向）であり、Ｚ軸方向が鉛直方向（つまり、水平面に直交する方向であり、実質的には上下方向）であるものとする。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸周りの回転方向（言い換えれば、傾斜方向）を、それぞれ、θＸ方向、θＹ方向及びθＺ方向と称する。ここで、Ｚ軸方向を重力方向としてもよい。また、ＸＹ平面を水平方向としてもよい。

【0029】

（１）造形システム１の構造
初めに、図１及び図２（ａ）から図２（ｂ）を参照しながら、本実施形態の造形システム１の全体構造について説明する。図１は、本実施形態の造形システム１の構造の一例を示すブロック図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）の夫々は、本実施形態の造形システム１が備える造形装置４の構造を示す側面図である（但し、説明の便宜上、一部は断面図である）。

【0030】

造形システム１は、３次元構造物（つまり、３次元方向のいずれの方向においても大きさを持つ３次元の物体であり、立体物）ＳＴを形成可能である。造形システム１は、３次元構造物ＳＴを形成するための基礎（つまり、母材）となるワークＷ上に、３次元構造物ＳＴを形成可能である。造形システム１は、ワークＷに付加加工を行うことで、３次元構造物ＳＴを形成可能である。ワークＷが後述するステージ４３である場合には、造形システム１は、ステージ４３上に、３次元構造物ＳＴを形成可能である。ワークＷがステージ４３によって保持されている既存構造物である場合には、造形システム１は、既存構造物上に、３次元構造物ＳＴを形成可能である。この場合、造形システム１は、既存構造物と一体化された３次元構造物ＳＴを形成してもよい。既存構造物と一体化された３次元構造物ＳＴを形成する動作は、既存構造物に新たな構造物を付加する動作と等価である。或いは、造形システム１は、既存構造物と分離可能な３次元構造物ＳＴを形成してもよい。尚、図２は、ワークＷが、ステージ４３によって保持されている既存構造物である例を示している。また、以下でも、ワークＷがステージ４３によって保持されている既存構造物である例を用いて説明を進める。

【0031】

上述したように、造形システム１は、レーザ肉盛溶接法により３次元構造物ＳＴを形成可能である。つまり、造形システム１は、積層造形技術を用いて物体を形成する３Ｄプリンタであるとも言える。尚、積層造形技術は、ラピッドプロトタイピング（Ｒａｐｉｄ Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ）、ラピッドマニュファクチャリング（Ｒａｐｉｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）、又は、アディティブマニュファクチャリング（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）とも称される。

【0032】

３次元構造物ＳＴを形成するために、造形システム１は、図１に示すように、材料供給装置３と、造形装置４と、光源５と、ガス供給装置６と、制御装置７とを備える。材料供給装置３と、造形装置４と、光源５と、ガス供給装置６と、制御装置７とは、筐体Ｃ内に収容されている。図１に示す例では、造形装置４が、筐体Ｃの上部空間ＵＣに収容され、材料供給装置３、光源５、ガス供給装置６及び制御装置７が、上部空間ＵＣの下方に位置する筐体Ｃの下部空間ＬＣに収容される。但し、材料供給装置３、造形装置４、光源５、ガス供給装置６及び制御装置７の夫々の筐体Ｃ内での配置位置が図１に示す配置位置に限定されることはない。

【0033】

材料供給装置３は、造形装置４に造形材料Ｍを供給する。材料供給装置３は、造形装置４が３次元構造物ＳＴを形成するために単位時間あたりに必要とする分量の造形材料Ｍが造形装置４に供給されるように、当該必要な分量に応じた所望量の造形材料Ｍを供給する。

【0034】

造形材料Ｍは、所定強度以上の光ＥＬの照射によって溶融可能な材料である。このような造形材料Ｍとして、例えば、金属性の材料及び樹脂性の材料の少なくとも一方が使用可能である。但し、造形材料Ｍとして、金属性の材料及び樹脂性の材料とは異なるその他の材料が用いられてもよい。造形材料Ｍは、粉状の又は粒状の材料である。つまり、造形材料Ｍは、粉粒体である。但し、造形材料Ｍは、粉粒体でなくてもよく、例えばワイヤ状の造形材料やガス状の造形材料が用いられてもよい。

【0035】

造形装置４は、材料供給装置３から供給される造形材料Ｍを加工して３次元構造物ＳＴを形成する。更に、造形装置４は、形成された３次元構造物ＳＴの表面の少なくとも一部を加工する処理を行う。従って、造形装置４は、実質的には、３次元構造物ＳＴの表面の少なくとも一部を加工するための加工装置（つまり、加工するための処理を行う処理装置）としても機能する。３次元構造物を形成し且つ加工するために、造形装置４は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、造形ヘッド４１と、ヘッド駆動系４２（４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚ）と、ステージ４３と、ステージ駆動系４４と、計測装置４５とを備える。更に、造形ヘッド４１は、照射系４１１と、材料ノズル（つまり造形材料Ｍを供給する供給系）４１２とを備えている。造形ヘッド４１と、ヘッド駆動系４２と、ステージ４３と、ステージ駆動系４４と、計測装置４５とは、チャンバ４６内に収容されている。

【0036】

照射系４１１は、射出部４１３から光ＥＬを射出するための光学系（例えば、集光光学系）である。具体的には、照射系４１１は、光ＥＬを発する光源５と、光ファイバやライトパイプ等の不図示の光伝送部材を介して光学的に接続されている。照射系４１１は、光伝送部材を介して光源５から伝搬してくる光ＥＬを射出する。照射系４１１は、照射系４１１から下方（つまり、－Ｚ側）に向けて光ＥＬを照射する。照射系４１１の下方には、ステージ４３が配置されている。ステージ４３にワークＷが搭載されている場合には、照射系４１１は、ワークＷに向けて光ＥＬを照射可能である。具体的には、照射系４１１は、光ＥＬが照射される（典型的には、集光される）領域としてワークＷ上に設定される円形の（或いは、その他任意の形状の）照射領域ＥＡに光ＥＬを照射する。更に、照射系４１１の状態は、制御装置７の制御下で、照射領域ＥＡに光ＥＬを照射する状態と、照射領域ＥＡに光ＥＬを照射しない状態との間で切替可能である。尚、照射系４１１から射出される光ＥＬの方向は真下（つまり、－Ｚ軸方向と一致）には限定されず、例えば、Ｚ軸に対して所定の角度だけ傾いた方向であってもよい。

【0037】

材料ノズル４１２は、造形材料Ｍを供給する供給アウトレット４１４を有する。材料ノズル４１２は、供給アウトレット４１４から造形材料Ｍを供給（具体的には、噴射、噴出、吹き付ける）する。材料ノズル４１２は、造形材料Ｍの供給源である材料供給装置３と、不図示のパイプ等の粉体伝送部材を介して物理的に接続されている。材料ノズル４１２は、粉体伝送部材を介して材料供給装置３から供給される造形材料Ｍを供給する。尚、図２（ａ）から図２（ｂ）において材料ノズル４１２は、チューブ状に描かれているが、材料ノズル４１２の形状は、この形状に限定されない。材料ノズル４１２は、材料ノズル４１２から下方（つまり、－Ｚ側）に向けて造形材料Ｍを供給する。材料ノズル４１２の下方には、ステージ４３が配置されている。ステージ４３にワークＷが搭載されている場合には、材料ノズル４１２は、ワークＷに向けて造形材料Ｍを供給する。尚、材料ノズル４１２から供給される造形材料Ｍの進行方向はＺ軸方向に対して所定の角度（一例として鋭角）だけ傾いた方向であるが、－Ｚ側（つまり、真下）であってもよい。

【0038】

本実施形態では、材料ノズル４１２は、照射系４１１が光ＥＬを照射する照射領域ＥＡに向けて造形材料Ｍを供給するように、照射系４１１に対して位置合わせされている。つまり、材料ノズル４１２が造形材料Ｍを供給する領域としてワークＷ上に設定される供給領域ＭＡと照射領域ＥＡとが一致する（或いは、少なくとも部分的に重複する）ように、材料ノズル４１２と照射系４１１とが位置合わせされている。尚、照射系４１１から射出された光ＥＬによってワークＷに形成される溶融池ＭＰに、材料ノズル４１２が造形材料Ｍを供給するように位置合わせされていてもよい。

【0039】

ヘッド駆動系４２は、造形ヘッド４１を移動させる。造形ヘッド４１を移動させるために、ヘッド駆動系４２は、ヘッド駆動系４２Ｘと、ヘッド駆動系４２Ｙと、ヘッド駆動系４２Ｚとを備える。ヘッド駆動系４２Ｘは、Ｘ軸に沿って造形ヘッド４１を移動させる。ヘッド駆動系４２Ｙは、Ｙ軸に沿って造形ヘッド４１を移動させる。ヘッド駆動系４２Ｚは、Ｚ軸に沿って造形ヘッド４１を移動させる。つまり、ヘッド駆動系４２は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の夫々に沿って造形ヘッド４１を移動させる。造形ヘッド４１がＸ軸及びＹ軸の夫々に沿って移動すると、照射領域ＥＡ（更には、供給領域ＭＡ）は、ワークＷ上をＸ軸及びＹ軸の夫々に沿って移動する。尚、ヘッド駆動系４２は、造形ヘッド４１をＸ軸回りの回転軸、Ｙ軸回りの回転軸に沿って回転可能にしてもよい。

【0040】

ヘッド駆動系４２Ｘ、ヘッド駆動系４２Ｙ及びヘッド駆動系４２Ｚの夫々は、例えば、ボイスコイルモータを含む駆動系であるが、その他のモータ（或いは、駆動源）を含む駆動系であってもよい。ヘッド駆動系４２Ｘは、チャンバ４６の底面に空気ばね等の防振装置を介して設置される支持フレーム４２３に固定され且つＸ軸に沿って延びるＸガイド部４２１Ｘと、Ｘガイド部４２１Ｘに固定される固定子（例えば、磁石及びコイルの一方）及び後述するＹガイド部４２１Ｙに固定される可動子（例えば、磁石及びコイルの他方）を含むボイスコイルモータ４２２Ｘを備える。ヘッド駆動系４２Ｙは、ボイスコイルモータ４２２Ｘの可動子が固定され且つＹ軸に沿って延びるＹガイド部４２１Ｙと、Ｙガイド部４２１Ｙに固定される固定子（例えば、磁石及びコイルの一方）及び後述するＺガイド部４２１Ｚに固定される可動子（例えば、磁石及びコイルの他方）を含むボイスコイルモータ４２２Ｙを備える。ヘッド駆動系４２Ｚは、ボイスコイルモータ４２２Ｙの可動子が固定され且つＺ軸に沿って延びるＺガイド部４２１Ｚと、Ｚガイド部４２１Ｚに固定される固定子（例えば、磁石及びコイルの一方）及び造形ヘッド４１に固定される可動子（例えば、磁石及びコイルの他方）を含むボイスコイルモータ４２２Ｚを備える。ボイスコイルモータ４２２Ｘが駆動すると、Ｘガイド部４２１Ｘに沿って（つまり、Ｘ軸に沿って）Ｙガイド部４２１Ｙ（更には、Ｚガイド部４２１Ｚを介してＹガイド部４２１Ｙに連結されている造形ヘッド４１）が移動する。ボイスコイルモータ４２２Ｙが駆動すると、Ｙガイド部４２１Ｚに沿って（つまり、Ｙ軸に沿って）Ｚガイド部４２１Ｚ（更には、Ｚガイド部４２１Ｚに連結されている造形ヘッド４１）が移動する。ボイスコイルモータ４２２Ｚが駆動すると、Ｚガイド部４２１Ｚに沿って（つまり、Ｚ軸に沿って）造形ヘッド４１が移動する。尚、支持フレーム４２３は、造形システム１が設置される床からの振動、或いは造形システム１内であってチャンバ４６外からの振動を低減するための防振装置を介してチャンバに設置されているが、例えば、造形システム１内であってチャンバ４６外からの振動が無視できれば、造形システム１と床との間に設けてもよく、この床の振動条件が良好（低い振動）である場合には、防振装置はなくてもよい。

【0041】

ステージ４３は、ワークＷを保持可能である。更に、ステージ４３は、保持したワークＷをリリース可能である。上述した照射系４１１は、ステージ４３がワークＷを保持している期間の少なくとも一部において光ＥＬを照射する。更に、上述した材料ノズル４１２は、ステージ４３がワークＷを保持している期間の少なくとも一部において造形材料Ｍを供給する。尚、材料ノズル４１２が供給した造形材料Ｍの一部は、ワークＷの表面からワークＷの外部へと（例えば、ステージ４３の周囲へと）散乱する又はこぼれ落ちる可能性がある。このため、造形システム１は、ステージ４３の周囲に、散乱した又はこぼれ落ちた造形材料Ｍを回収する回収装置を備えていてもよい。尚、ステージ４３は、ワークＷを保持するために、機械的なチャックや真空吸着チャック等を備えていてもよい。

【0042】

ステージ駆動系４４は、ステージ４３を移動させる（ステージ４３の姿勢を変更する）。ステージ４３を移動させるために、ステージ駆動系４４は、ステージ駆動系４４θＹと、ステージ駆動系４４θＺとを備える。ステージ駆動系４４θＹは、θＹ軸に沿ってステージ４３を移動させる。言い換えれば、ステージ駆動系４４θＹは、Ｙ軸周りにステージ４３を回転させる。ステージ駆動系４４θＺは、θＺ軸に沿ってステージ４３を移動させる。言い換えれば、ステージ駆動系４４θＺは、Ｚ軸周りにステージ４３を回転させる。つまり、ステージ駆動系４４は、θＹ軸及びθＺ軸の夫々に沿ってステージ４３を移動させる。尚、図２（ａ）、（ｂ）に示した例では、θＹ軸がワークＷを貫通するように（θＹ軸がステージ４３の上面とほぼ一致するように）設定されているが、それに限定されず、θＹ軸がワークの上方或いは下方（ステージ４３の上面に対して上方（＋Ｚ側）、或いはステージ４３の上面に対して下方（－Ｚ側））に設定されていてもよい。

【0043】

ステージ駆動系４４θＹ及びステージ駆動系４３θＺの夫々は、例えば、回転モータを含む駆動系であるが、その他のモータ（或いは、駆動源）を含む駆動系であってもよい。ステージ駆動系４４θＹは、ステージ４３を保持する板状の保持部材４４１θＹ、保持部材４４１θＹの＋Ｙ側の端部及び－Ｙ側の端部から＋Ｚ側に突き出る板状の壁部材４４２θＹと、Ｙ軸周りに回転可能な回転子を有する回転モータ４４３θＹと、回転モータ４４３θＹの回転子と壁部材４４２θＹとを連結する連結部材４４４θＹとを備える。回転モータ４４３θＹは、チャンバ４６の底面に空気ばね等の防振装置を介して設置される支持フレーム４４５に固定されている。ステージ駆動系４４θＺは、Ｚ軸周りに回転可能であって且つステージ４３に連結された回転子を有する回転モータ４４３θＺを備える。回転モータ４４３θＺは、保持部材４４１θＹに固定されている。回転モータ４４３θＹが駆動すると、Ｙ軸周りに保持部材４４１θＹ（更には、保持部材４４１θＹが保持するステージ４３）が回転する。回転モータ４４θＺが駆動すると、Ｙ軸周りに保持部材４４１θＹ（更には、保持部材４４１θＹが保持するステージ４３）が回転する。回転モータ４４３θＺが駆動すると、Ｚ軸周りにステージ４３が回転する。回転モータ４４θＺが駆動すると、Ｙ軸周りに保持部材４４１θＹ（更には、保持部材４４１θＹが保持するステージ４３）が回転する。尚、支持フレーム４４５は、造形システム１が設置される床からの振動、或いは造形システム１内であってチャンバ４６外からの振動を低減するための防振装置を介してチャンバに設置されているが、例えば、造形システム１内であってチャンバ４６外からの振動が無視できれば、造形システム１と床との間に設けてもよく、この床の振動条件が良好（低い振動）である場合には、防振装置はなくてもよい。

【0044】

ステージ４３がθＹ軸及びθＺ軸の夫々に沿って移動する（θＹ軸及びθＺ軸の夫々の回りに回転する）と、照射系４１１に対するステージ４３（更には、ステージ４３が保持するワークＷ及び３次元造形物ＳＴの少なくとも一方）の相対的な位置が変わる。より具体的には、ステージ４３がθＹ軸及びθＺ軸の少なくとも一方に沿って移動すると、照射系４１１に対するステージ４３（更には、ステージ４３が保持するワークＷ及び３次元造形物ＳＴの少なくとも一方）の姿勢が変わる。照射系４１１からの光ＥＬの射出方向に対するステージ４３（更には、ステージ４３が保持するワークＷ及び３次元造形物ＳＴの少なくとも一方）の姿勢が変わる。照射系４１１からの照射領域ＥＡへと向かう光ＥＬの軸線に対するステージ４３（更には、ステージ４３が保持するワークＷ及び３次元造形物ＳＴの少なくとも一方）の姿勢が変わる。

【0045】

計測装置４５は、造形装置４が形成した３次元構造物ＳＴの形状を計測する。計測装置４５は、例えば、３次元構造物ＳＴの表面の形状を測定する。計測装置４５は、例えば、３次元構造物ＳＴの表面に光パターンを投影し、投影されたパターンの形状を計測するパターン投影法や光切断法、３次元構造物ＳＴの表面に光を投射し、投射された光が戻ってくるまでの時間から３次元構造物ＳＴまでの距離を測定し、これを３次元構造物ＳＴ上の複数の位置で行うタイム・オブ・フライト法、モアレトポグラフィ法（具体的には、格子照射法若しくは格子投影法）、ホログラフィック干渉法、オートコリメーション法、ステレオ法、非点収差法、臨界角法、又はナイフエッジ法を用いて、３次元構造物ＳＴの形状を計測してもよい。

【0046】

なお、計測装置４５は、ワークＷの形状（例えば、その表面の形状）を測定してもよい。

【0047】

再び図１において、光源５は、例えば、赤外光、可視光及び紫外光のうちの少なくとも一つを、光ＥＬとして出射する。但し、光ＥＬとして、その他の種類の光が用いられてもよい。光ＥＬは、レーザ光である。この場合、光源５は、レーザ光源（例えば、レーザダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体レーザを含んでいてもよい。レーザ光源としては、ファイバ・レーザやＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等であってもよい。但し、光ＥＬはレーザ光でなくてもよいし、光源５は任意の光源（例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）及び放電ランプ等の少なくとも一つ）を含んでいてもよい。

【0048】

ガス供給装置６は、不活性ガスの供給源である。不活性ガスの一例として、窒素ガス又はアルゴンガスがあげられる。ガス供給装置６は、造形装置４のチャンバ４６内に不活性ガスを供給する。その結果、チャンバ４６の内部空間は、不活性ガスによってパージされた空間となる。尚、ガス供給装置６は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスが格納されたボンベであってもよく、不活性ガスが窒素ガスである場合には、大気を原料として窒素ガスを発生する窒素ガス発生装置であってもよい。

【0049】

制御装置７は、造形システム１の動作を制御する。制御装置７は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、メモリを含んでいてもよい。制御装置７は、ＣＰＵがコンピュータプログラムを実行することで、造形システム１の動作を制御する装置として機能する。このコンピュータプログラムは、制御装置７が行うべき後述する動作を制御装置７（例えば、ＣＰＵ）に行わせる（つまり、実行させる）ためのコンピュータプログラムである。つまり、このコンピュータプログラムは、造形システム１に後述する動作を行わせるように制御装置７を機能させるためのコンピュータプログラムである。ＣＰＵが実行するコンピュータプログラムは、制御装置７が備えるメモリ（つまり、記録媒体）に記録されていてもよいし、制御装置７に内蔵された又は制御装置７に外付け可能な任意の記憶媒体（例えば、ハードディスクや半導体メモリ）に記録されていてもよい。或いは、ＣＰＵは、実行するべきコンピュータプログラムを、ネットワークインタフェースを介して、制御装置７の外部の装置からダウンロードしてもよい。また、制御装置７は、造形システム１の内部に配置されていなくてもよく、例えば、造形システム１外にサーバ等として配置されていてもよい。この場合、制御装置７と造形システム１とは、有線、無線等の通信回線やネットワークで接続されていてもよい。有線を使って物理的に接続する場合、例えばＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ－２３２ｘ、ＲＳ－４２２、ＲＳ－４２３、ＲＳ－４８５、ＵＳＢ等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは１０ＢＡＳＥ－Ｔ、１００ＢＡＳＥ－ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ－Ｔ等のネットワークを介した電気的な接続であってもよい。また、無線を使って接続する場合、ＩＥＥＥ８０２．１ｘ、ＯＦＤＭ方式等の無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の電波、赤外線、光通信等を利用してもよい。この場合、制御装置７と造形システム１とは通信回線やネットワークを介して各種の情報の送受信が可能となるように構成されていてもよい。また、制御装置７は、上記通信回線やネットワークを介して造形システム１にコマンドや制御パラメータ等の情報を送信可能であってもよい。造形システム１は、制御装置７からのコマンドや制御パラメータ等の情報を上記通信回線やネットワークを介して受信する受信装置を備えていてもよい。なお、ＣＰＵが実行するコンピュータプログラムを記録する記録媒体としては、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷやフレキシブルディスク、ＭＯ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＡＭ、ＤＶＤ－Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ－ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）等の磁気ディスクや磁気テープ等の磁気媒体、光ディスク、光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ、その他のプログラムを格納可能な媒体が含まれていてもよい。またプログラムには、上記記録媒体に格納されて配布されるものの他、インターネット等のネットワーク回線を通じてダウンロードによって配布される形態のものも含まれる。さらに記録媒体にはプログラムを記録可能な機器、例えば上記プログラムがソフトウェアやファームウェア等の形態で実行可能な状態に実装された汎用もしくは専用機器を含む。さらにまたプログラムに含まれる各処理や機能は、コンピュータで実行可能なプログラムソフトウエアにより実行してもよいし、各部の処理を所定のゲートアレイ（ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ）等のハードウエア、又はプログラムソフトウエアとハードウェアの一部の要素を実現する部分的ハードウエアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。特に、本実施形態では、制御装置７は、照射系４１１による光ＥＬの射出態様を制御する。射出態様は、例えば、光ＥＬの強度及び光ＥＬの射出タイミングの少なくとも一方を含む。光ＥＬがパルス光である場合には、射出態様は、例えば、パルス光の発光時間の長さ及びパルス光の発光時間と消光時間との比（いわゆる、デューティ比）の少なくとも一方を含んでいてもよい。更に、制御装置７は、ヘッド駆動系４２による造形ヘッド４１の移動態様及びステージ駆動系４４によるステージ４３の移動態様を制御する。移動態様は、例えば、移動量、移動速度、移動方向及び移動タイミングの少なくとも一つを含む。更に、制御装置７は、材料ノズル４１２による造形材料Ｍの供給態様を制御する。供給態様は、例えば、供給量（特に、単位時間当たりの供給量）を含む。尚、制御装置７は、造形システム１の内部に設けられていなくてもよく、例えば、造形システム１外にサーバ等として設けられていてもよい。

【0050】

（２）造形システム１の動作
続いて、造形システム１の動作について説明する。本実施形態では、造形システム１は、上述したように、３次元構造物ＳＴを形成するための造形動作を行う。更に、造形システム１は、造形動作によって形成した３次元構造物ＳＴの表面の少なくとも一部を加工するための加工動作を行う。このため、以下では、造形動作及び加工動作について順に説明する。

【0051】

（２－１）造形動作
はじめに、造形動作について説明する。上述したように、造形システム１は、レーザ肉盛溶接法により３次元構造物ＳＴを形成する。このため、造形システム１は、レーザ肉盛溶接法に準拠した既存の造形動作を行うことで、３次元構造物ＳＴを形成してもよい。以下、レーザ肉盛溶接法による３次元構造物ＳＴの造形動作の一例について簡単に説明する。

【0052】

造形システム１は、形成するべき３次元構造物ＳＴの３次元モデルデータ（例えば、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データ）等に基づいて、ワークＷ上に３次元構造物ＳＴを形成する。３次元モデルデータは、３次元構造物ＳＴの形状（特に、３次元形状）を表すデータを含む。３次元モデルデータとして、造形システム１内に設けられた計測装置で計測された立体物の計測データ、造形システム１とは別に設けられた３次元形状計測機、例えばワークに対して移動可能でワークに接触可能なプローブを有する接触型の３次元座標測定機や、非接触型の３次元計測機（一例としてパターン投影方式の３次元計測機、光切断方式の３次元計測機、タイム・オブ・フライト方式の３次元計測機、モアレトポグラフィ方式の３次元計測機、ホログラフィック干渉方式の３次元計測機、ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）方式の３次元計測機、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）方式の３次元計測機等の計測データを用いてもよい。或いは、３次元モデルデータとして、３次元構造物ＳＴの設計データを用いてもよい。尚、３次元モデルデータとしては、例えばＳＴＬ（Ｓｔｅｒｅｏ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）フォーマット、ＶＲＭＬ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｌａｎｇｕａｇｅ）フォーマット、ＡＭＦ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｆｉｌｅ Ｆｏｒｍａｔ）、ＩＧＥＳ（Ｉｎｉｔｉａｌ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）フォーマット、ＶＤＡ－ＦＳ（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｅｒｍａｎ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｓ－Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）フォーマット、ＨＰ／ＧＬ（Ｈｅｗｌｅｔｔ－Ｐａｃｋａｒｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｌａｎｇｕａｇｅ）フォーマット、ビットマップフォーマット等を用いることができる。造形システム１は、３次元構造物ＳＴを形成するために、例えば、Ｚ軸方向に沿って並ぶ複数の層状の部分構造物（以下、“構造層”と称する）ＳＬを順に形成していく。例えば、造形システム１は、３次元構造物ＳＴをＺ軸方向に沿って輪切りにすることで得られる複数の構造層ＳＬを１層ずつ順に形成していく。その結果、複数の構造層ＳＬが積層された積層構造体である３次元構造物ＳＴが形成される。以下、複数の構造層ＳＬを１層ずつ順に形成していくことで３次元構造物ＳＴを形成する動作の流れについて説明する。

【0053】

まず、各構造層ＳＬを形成する動作について説明する。造形システム１は、制御装置７の制御下で、ワークＷの表面又は形成済みの構造層ＳＬの表面に相当する造形面ＣＳ上の所望領域に照射領域ＥＡを設定し、当該照射領域ＥＡに対して照射系４１１から光ＥＬを照射する。尚、照射系４１１から照射される光ＥＬが造形面ＣＳ上に占める領域を照射領域ＥＡと称してもよい。本実施形態においては、光ＥＬのフォーカス位置（つまり、集光位置）が造形面ＣＳに一致している。その結果、図３（ａ）に示すように、照射系４１１から射出された光ＥＬによって造形面ＣＳ上の所望領域に溶融池（つまり、光ＥＬによって溶融した金属のプール）ＭＰが形成される。更に、造形システム１は、制御装置７の制御下で、造形面ＣＳ上の所望領域に供給領域ＭＡを設定し、当該供給領域ＭＡに対して材料ノズル４１２から造形材料Ｍを供給する。ここで、上述したように照射領域ＥＡと供給領域ＭＡとが一致しているため、供給領域ＭＡは、溶融池ＭＰが形成された領域に設定されている。このため、造形システム１は、図３（ｂ）に示すように、溶融池ＭＰに対して、材料ノズル４１２から造形材料Ｍを供給する。その結果、溶融池ＭＰに供給された造形材料Ｍが溶融する。造形ヘッド４１の移動に伴って溶融池ＭＰに光ＥＬが照射されなくなると、溶融池ＭＰにおいて溶融した造形材料Ｍは、冷却されて再度固化（つまり、凝固）する。その結果、図３（ｃ）に示すように、再固化した造形材料Ｍが造形面ＣＳ上に堆積される。つまり、再固化した造形材料Ｍの堆積物による造形物が形成される。

【0054】

このような光の照射ＥＬによる溶融池ＭＰの形成、溶融池ＭＰへの造形材料Ｍの供給、供給された造形材料Ｍの溶融及び溶融した造形材料Ｍの再固化を含む一連の造形処理が、造形面ＣＳに対して造形ヘッド４１をＸＹ平面に沿って相対的に移動させながら繰り返される。造形面ＣＳに対して造形ヘッド４１が相対的に移動すると、造形面ＣＳに対して照射領域ＥＡもまた相対的に移動する。従って、一連の造形処理が、造形面ＣＳに対して照射領域ＥＡをＸＹ平面に沿って相対的に移動させながら繰り返される。この際、光ＥＬは、造形物を形成したい領域に設定された照射領域ＥＡに対して選択的に照射される一方で、造形物を形成したくない領域に設定された照射領域ＥＡに対して選択的に照射されない（造形物を形成したくない領域には照射領域ＥＡが設定されないとも言える）。つまり、造形システム１は、造形面ＣＳ上を所定の移動軌跡に沿って照射領域ＥＡを移動させながら、造形物を形成したい領域の分布パターン（つまり、構造層ＳＬのパターン）に応じたタイミングで光ＥＬを造形面ＣＳに照射する。その結果、造形面ＣＳ上に、凝固した造形材料Ｍによる造形物の集合体に相当する構造層ＳＬが形成される。ここで、照射領域ＥＡを設定領域と称してもよい。尚、上述では、造形面ＣＳに対して照射領域ＥＡを移動させたが、照射領域ＥＡに対して造形面ＣＳを移動させてもよい。

【0055】

造形システム１は、このような構造層ＳＬを形成するための動作を、制御装置７の制御下で、３次元モデルデータに基づいて繰り返し行う。具体的には、まず、３次元モデルデータを積層ピッチでスライス処理してスライスデータを作成する。尚、造形システム１の特性に応じてこのスライスデータを一部修正したデータを用いてもよい。造形システム１は、ワークＷの表面に相当する造形面ＣＳ上に１層目の構造層ＳＬ＃１を形成するための動作を、構造層ＳＬ＃１に対応する３次元モデルデータ、即ち構造層ＳＬ＃１に対応するスライスデータに基づいて行う。その結果、造形面ＣＳ上には、図４（ａ）に示すように、構造層ＳＬ＃１が形成される。その後、造形システム１は、構造層ＳＬ＃１の表面（つまり、上面）を新たな造形面ＣＳに設定した上で、当該新たな造形面ＣＳ上に２層目の構造層ＳＬ＃２を形成する。構造層ＳＬ＃２を形成するために、制御装置７は、まず、造形ヘッド４１がＺ軸に沿って移動するように駆動系４２を制御する。具体的には、制御装置７は、駆動系４２を制御して、照射領域ＥＡ及び供給領域ＭＡが構造層ＳＬ＃１の表面（つまり、新たな造形面ＣＳ）に設定されるように、＋Ｚ側に向かって造形ヘッド４１を移動させる。これにより、光ＥＬのフォーカス位置が新たな造形面ＣＳに一致する。その後、造形システム１は、制御装置７の制御下で、構造層ＳＬ＃１を形成する動作と同様の動作で、構造層ＳＬ＃２に対応するスライスデータに基づいて、構造層ＳＬ＃１上に構造層ＳＬ＃２を形成する。その結果、図４（ｂ）に示すように、構造層ＳＬ＃２が形成される。以降、同様の動作が、ワークＷ上に形成するべき３次元構造物を構成する全ての構造層ＳＬが形成されるまで繰り返される。その結果、図４（ｃ）に示すように、Ｚ軸に沿って（つまり、溶融池ＭＰの底面から上面へと向かう方向に沿って）複数の構造層ＳＬが積層された積層構造物によって、３次元構造物が形成される。

【0056】

なお、いくつかの構造層ＳＬの形成後であって、全ての構造層ＳＬが形成される前の３次元構造物の形状（例えば、その表面の形状）を、計測装置４５を用いて計測してもよい。その場合、その後に続いて行われる構造層ＳＬの造形に用いられるスライスデータの少なくとも一部を、計測装置４５の結果に基づいて修正してもよい。

【0057】

（２－２）加工動作（研磨動作）
続いて、加工動作について説明する。造形システム１は、造形動作によって形成した３次元構造物ＳＴの表面の少なくとも一部に光ＥＬを照射して、３次元構造物ＳＴの表面の少なくとも一部を加工するための加工動作を行う。以下の説明では、加工動作の一例として、３次元構造物ＳＴの表面の少なくとも一部を研磨するための研磨動作を用いて説明を進める。以下、研磨動作によって研磨される面を、研磨対象面ＰＳと称する。

【0058】

本実施形態では、「研磨対象面ＰＳを研磨する研磨動作」は、「研磨動作を行う前と比較して、研磨対象面ＰＳを滑らかにする、研磨対象面ＰＳの平坦度を上げる（つまり、平坦にする）、及び／又は、研磨対象面ＰＳの表面粗さを細かくする（つまり、小さくする）動作」を含む。尚、研磨対象面ＰＳが研磨されると、研磨対象面ＰＳが研磨される前と比較して、研磨対象面ＰＳの色調が変わる可能性がある。従って、「研磨対象面ＰＳを研磨する研磨動作」は、「研磨動作を行う前と比較して、研磨対象面ＰＳの色調を変える動作」を含んでいてもよい。研磨対象面ＰＳが研磨されると、研磨対象面ＰＳが研磨される前と比較して、研磨対象面ＰＳの反射率（例えば、任意の光に対する反射率）及び拡散率（例えば、任意の光に対する拡散率）の少なくとも一方が変わる可能性がある。従って、「研磨対象面ＰＳを研磨する研磨動作」は、「研磨動作を行う前と比較して、研磨対象面ＰＳの反射率及び拡散率の少なくとも一方を変える動作」を含んでいてもよい。

【0059】

以下、このような研磨動作が行われる研磨対象面ＰＳについて、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照しながら説明する。図５（ａ）は、３次元構造物ＳＴの断面を示す断面図であり、図５（ｂ）は、３次元構造物の外観を示す斜視図である。

【0060】

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、３次元構造物ＳＴの表面は、３次元構造物ＳＴを構成する複数の構造層ＳＬの積層方向（つまり、Ｚ軸方向）に沿った面（典型的には、平行な面）を含む可能性がある。この場合には、研磨対象面ＰＳは、構造層ＳＬの積層方向に延びる面を含んでいてもよい。つまり、研磨対象面ＰＳは、構造層ＳＬの積層方向に沿った研磨対象面ＰＳ１を含んでいてもよい。言い換えれば、研磨対象面ＰＳは、構造層ＳＬの積層方向に交差する（この場合は、特に、直交する）方向を向いた研磨対象面ＰＳ１を含んでいてもよい。研磨対象面ＰＳ１は、複数の構造層ＳＬの表面を含んでいてもよい。更に、３次元構造物ＳＴの表面は、構造層ＳＬの積層方向に対して傾斜している（つまり、構造層ＳＬの積層方向に対して、９０度以外の角度で交差する）面を含む可能性がある。この場合には、研磨対象面ＰＳは、構造層ＳＬの積層方向に対して傾斜している面を含んでいてもよい。つまり、研磨対象面ＰＳは、構造層ＳＬの積層方向に対して傾斜している研磨対象面ＰＳ２を含んでいてもよい。言い換えれば、研磨対象面ＰＳは、構造層ＳＬの積層方向に交差する（但し、直交しない）方向を向いた研磨対象面ＰＳ２を含んでいてもよい。研磨対象面ＰＳ２は、複数の構造層ＳＬの表面を含んでいてもよい。更に、３次元構造物ＳＴの表面は、構造層ＳＬの積層方向に直交する面（つまり、ＸＹ平面に沿った面）を含む可能性がある。この場合には、研磨対象面ＰＳは、構造層ＳＬの積層方向に直交する面を含んでいてもよい。つまり、研磨対象面ＰＳは、構造層ＳＬの積層方向に直交する研磨対象面ＰＳ３を含んでいてもよい。言い換えれば、研磨対象面ＰＳは、構造層ＳＬの積層方向を向いた研磨対象面ＰＳ３を含んでいてもよい。尚、研磨対象面ＰＳ１からＰＳ３のいずれも、平面を含む面であってもよいし、曲面を含む面であってもよい。尚、構造層ＳＬの積層方向は、Ｚ軸方向に対して傾斜していてもよい。この場合には、研磨対象面ＰＳ２を例に挙げると、研磨対象面ＰＳ２の面内方向であってＺ方向成分を含む方向を積層方向と称してもよい。

【0061】

このような研磨対象面ＰＳは、研磨動作によって研磨することで滑らかに（或いは、平坦に又は表面粗さを細かくする）ことが可能な相対的に粗い面（つまり、凹凸が形成されている面）となっている可能性がある。

【0062】

例えば、上述したように、本実施形態では、粉状の又は粒状の造形材料Ｍを溶融した後に再固化させることで３次元構造物ＳＴが形成される。このため、３次元構造物ＳＴの表面の少なくとも一部には、溶融しなかった造形材料Ｍが付着している可能性がある。この場合、溶融しなかった造形材料Ｍが付着している面は、研磨動作によって滑らかにすることが可能な相対的に粗い面となり得る。更には、３次元構造物ＳＴの表面の少なくとも一部には、意図しなかった形状で再固化してしまった造形材料Ｍが付着している可能性がある。この場合、意図しなかった形状で再固化してしまった造形材料Ｍが付着している面は、研磨動作によって滑らかにすることが可能な相対的に粗い面となり得る。

【0063】

例えば、上述したように、本実施形態では、各構造層ＳＬが形成される期間中において、造形ヘッド４１は、Ｘ軸及びＹ軸の夫々に沿って（つまり、ＸＹ平面に沿って）移動する。この場合、造形面ＣＳに対する造形ヘッド４１の相対的な移動態様によっては、ＸＹ平面に沿った構造層ＳＬの表面（ひいては、３次元構造層ＳＴの表面）の少なくとも一部に、造形ヘッド４１の移動パターン（典型的には、移動のピッチ）に応じた規則的な又は不規則な凹凸が現れる可能性がある。この場合、規則的な又は不規則な凹凸が現れる面は、研磨動作によって滑らかにすることが可能な相対的に粗い面となり得る。

【0064】

例えば、上述したように、本実施形態では、複数の構造層ＳＬが積層されることで３次元構造物ＳＴが形成される。この場合、３次元構造物ＳＴの表面（特に、積層方向に沿った又は傾斜した面である、構造層ＳＬの積層方向に交差する方向を向いた面）には、複数の構造層ＳＬの積層のピッチに応じた規則的な又は不規則な凹凸が現れる可能性がある。この場合、規則的な又は不規則な凹凸が現れる面は、研磨動作によって滑らかにすることが可能な相対的に粗い面となり得る。

【0065】

このような研磨対象面ＰＳに対して研磨動作を行うために、造形システム１は、まずは、制御装置７の制御下で、３次元構造物ＳＴの表面の形状に関する形状情報を取得する。形状情報は、計測装置４５の計測結果に関する情報を含んでいてもよい。また、形状情報は、造形システム１の外部の３次元計測装置による計測結果に関する情報を含んでいてもよい。この場合、造形動作によって３次元構造物ＳＴが形成された後に、計測装置４５は、３次元構造物ＳＴの表面の形状を計測する。その後、計測装置４５は、計測結果を制御装置７に出力する。或いは、形状情報は、計測装置４５の計測結果に関する情報に加えて又は代えて、造形動作で用いられた（つまり、３次元構造物ＳＴを形成する際に用いられた）３次元構造物ＳＴの３次元モデルデータに関する情報を含んでいてもよい。

【0066】

形状情報を取得した後、造形システム１は、制御装置７の制御下で、研磨対象面ＰＳを特定する。例えば、制御装置７は、３次元構造物ＳＴの表面のうち構造層ＳＬの積層方向に沿った面の少なくとも一部を、研磨対象面ＳＰ（つまり、研磨対象面ＳＰ１）に設定してもよい。例えば、制御装置７は、３次元構造物ＳＴの表面のうち構造層ＳＬの積層方向に対して傾斜した面の少なくとも一部を、研磨対象面ＳＰ（つまり、研磨対象面ＳＰ２）に設定してもよい。例えば、制御装置７は、３次元構造物ＳＴの表面のうち構造層ＳＬの積層方向に直交する面の少なくとも一部を、研磨対象面ＳＰ（つまり、研磨対象面ＳＰ３）に設定してもよい。例えば、制御装置７は、３次元構造物ＳＴの表面のうちの外面（つまり、３次元構造物ＳＴの外観を構成し、外部から観察可能な面）の少なくとも一部を、研磨対象面ＳＰに設定してもよい。この際、制御装置７は、照射系４１１及びステージ４３の少なくとも一方に対する研磨対象面ＰＳの相対的な位置及び姿勢の少なくとも一方を合わせて特定してもよい。

【0067】

その後、造形システム１は、制御装置７の制御下で、研磨対象面ＰＳに光ＥＬを照射して研磨対象面ＰＳを研磨する。つまり、本実施形態では、光ＥＬで研磨対象面ＰＳを研磨する。具体的には、制御装置７は、図６（ａ）に示すように、形状情報に基づいて、研磨対象面ＰＳ上のある領域部分に照射領域ＥＡを設定し、当該照射領域ＥＡに対して照射系４１１から光ＥＬを照射する。尚、図６（ａ）は、研磨対象面ＰＳが、規則的な又は不規則な凹凸が現れる面である例を示している。このとき、制御装置７は、必要に応じて、造形ヘッド４１及びステージ４３の少なくとも一方を移動させて、所望の研磨対象面ＰＳ上の所望の領域部分に照射領域ＥＡを設定する。照射領域ＥＡに光ＥＬが照射されると、図６（ｂ）に示すように、研磨対象面ＰＳのうち照射領域ＥＡが設定された領域部分内の造形材料Ｍが、光ＥＬによって再度溶融する。凹凸を形成するように固化していた造形材料Ｍが溶融すると、溶融した造形材料Ｍの自重及び表面張力の少なくとも一方の作用により、溶融した造形材料Ｍの表面（つまり、界面）が平面に近づく又は平面になる。つまり、溶融した造形材料Ｍの表面（つまり、界面）の滑らかさが向上する。その後、造形ヘッド４１の移動に伴って溶融した造形材料Ｍに光ＥＬが照射されなくなると、溶融した造形材料Ｍは、冷却されて再度固化（つまり、凝固）する。その結果、図６（ｃ）に示すように、滑らかになった（或いは、平坦度が向上した、及び／又は、表面粗さが細かくなった）表面を有するように再固化した造形材料Ｍが、３次元構造物ＳＴの表面を構成することになる。このように、研磨動作によって研磨対象面ＰＳが研磨される。

【0068】

制御装置７は、このような光の照射ＥＬによる造形材料Ｍの溶融及び溶融した造形材料Ｍの再固化を含む一連の研磨処理を、形状情報に基づいて造形ヘッド４１を３次元構造物ＳＴに対して相対的に移動させながら繰り返し行う。つまり、制御装置７は、一連の研磨処理を、形状情報に基づいて研磨対象面ＰＳに対して照射領域ＥＡを相対的に移動させながら繰り返し行う。

【0069】

但し、上述したように、３次元構造物ＳＴは、互いに非平行な（つまり、異なる方向を向いた）複数の研磨対象面ＰＳを含んでいる可能性がある。この場合、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の少なくとも一つに沿って造形ヘッド４１を移動させるだけでは、研磨対象面ＰＳの全体に渡って光ＥＬを照射できない可能性がある。例えば、平面である第１の研磨対象面ＰＳに対して光ＥＬを照射して当該第１の研磨対象面ＰＳが研磨された後に、第１の研磨対象面ＰＳと非平行な第２の研磨対象面ＰＳを研磨する場合には、造形ヘッド４１をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の少なくとも一方に移動させるだけでは、第２の研磨対象面ＰＳに光ＥＬを照射することが困難である。より具体的には、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す例で言えば、研磨対象面ＰＳ１からＰＳ３のいずれか一つに対して光ＥＬを照射して当該研磨対象面ＰＳ１からＰＳ３のいずれか一つが研磨された後に、研磨対象面ＰＳ１からＰＳ３のいずれか他の一つを研磨する場合には、造形ヘッド４１をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の少なくとも一方に移動させるだけでは、研磨対象面ＰＳ１からＰＳ３のいずれか他の一つに光ＥＬを照射することが可能な位置に造形ヘッド４１を移動させることが困難である。

【0070】

このため、研磨動作においては、制御装置７は、造形ヘッド４１を移動させることに加えて又は代えてステージ４３を移動させることで、造形ヘッド４１と３次元構造物ＳＴとを相対的に移動させてもよい。つまり、制御装置７は、形状情報に基づいて、研磨対象面ＰＳに対して照射領域ＥＡを相対的に移動させ且つ照射系４１１に対する３次元構造物ＳＴの姿勢を変えながら、一連の研磨処理を繰り返し行う。具体的には、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す例で言えば、制御装置７は、３次元構造物ＳＴの姿勢が、研磨対象面ＰＳ１からＰＳ３のいずれか一つ（例えば、研磨対象面ＰＳ１）に光ＥＬを照射することが可能な第１方向を研磨対象面ＰＳ１が向いた状態となる第１の姿勢となるように、ステージ４３を移動させる。その上で、３次元構造物ＳＴの姿勢が第１の姿勢となっている状態で、制御装置７は、形状情報に基づいて研磨対象面ＰＳ１に対して照射領域ＥＡを相対的に移動させながら、一連の研磨処理を繰り返し行う。研磨対象面ＰＳ１の研磨が完了した後には、制御装置７は、３次元構造物ＳＴの姿勢が、研磨対象面ＰＳ１からＰＳ３のいずれか他の一つ（例えば、研磨対象面ＰＳ２）に光ＥＬを照射することが可能な第２方向を研磨対象面ＰＳ２が向いた状態となる第２の姿勢となるように、ステージ４３を移動させる。その上で、３次元構造物ＳＴの姿勢が第２の姿勢となっている状態で、制御装置７は、形状情報に基づいて研磨対象面ＰＳ２に対して照射領域ＥＡを相対的に移動させながら、一連の研磨処理を繰り返し行う。以降、同様の動作が、全ての研磨対象面ＰＳの研磨が完了するまで繰り返される。その結果、どのような研磨対象面ＰＳに対しても光ＥＬが照射可能となる。

【0071】

（２－３）研磨動作における動作条件
本実施形態では、制御装置７は、研磨動作で用いる光ＥＬに関する第１動作条件が満たされるように、研磨動作を行ってもよい。制御装置７は、第１動作条件に加えて又は代えて、研磨対象面ＰＳに関する第２動作条件が満たされるように、研磨動作を行ってもよい。以下、第１動作条件及び第２動作条件について順に説明する。

【0072】

（２－３－１）光ＥＬに関する第１動作条件
（２－３－１－１）光ＥＬの強度に関する光強度条件
第１動作条件は、光ＥＬの強度（特に、研磨対象面ＰＳ上における単位面積当たりの強度又は研磨対象面ＰＳ上に設定される照射領域ＥＡ内での単位面積当たりの強度、以下、特段の注記がない場合は同じ）に関する光強度条件を含んでいてもよい。ここで、光ＥＬの強度の単位としてはフルエンス［Ｗ／ｃｍ^２］を用いてもよい。光強度条件は、図７に示すように、研磨動作で用いられる光ＥＬの強度が、造形動作で用いられる光ＥＬの強度よりも小さいという第１強度条件を含んでいてもよい。このような第１強度条件を含む強度条件が満たされるように研磨動作が行われると、光ＥＬの照射によって造形材料Ｍが必要以上に溶融してしまうことがない。具体的には、光ＥＬの照射によって、３次元構造物ＳＴの表面の形状が意図せず変わってしまうほどに相対的に多くの造形材料Ｍが溶融してしまうことがない。例えば、光ＥＬの照射によって溶融した造形材料Ｍが下方に向かって垂れ下がってしまうほどに相対的に多く溶融してしまうことがない。このため、造形システム１は、３次元構造物ＳＴの形状を意図せず変えることなく、研磨動作を行うことができる。

【0073】

光強度条件は、研磨動作で用いられる光ＥＬの強度が、相対的に多くの造形材料Ｍを溶融させてしまうことに起因して３次元構造物ＳＴの表面の形状を意図せず変えてしまうほどには高くない所定強度になるという第２強度条件を含んでいてもよい。但し、上述したように、本実施形態では、光ＥＬの照射によって造形材料Ｍを溶融させることで研磨対象面ＰＳが研磨される。このため、仮に研磨動作で用いられる光ＥＬの強度が、造形材料Ｍを溶融させることすらできない強度以下になってしまうと、造形システム１は、光ＥＬの照射によって研磨対象面ＰＳを研磨することができなくなってしまう。このため、所定強度は、造形材料Ｍを溶融させることが可能な程度には高い温度となる。このような第２強度条件を含む光強度条件が満たされるように研磨動作が行われる場合も、造形システム１は、３次元構造物ＳＴの形状を意図せず変えることなく、研磨動作を行うことができる。

【0074】

尚、第２強度条件で用いられる所定強度の一例として、造形動作で用いられる光ＥＬの強度のＮ１（但し、Ｎ１は０より大きい）％に相当する値があげられる。Ｎ１は、例えば、１００未満であってもよい、７０未満であってもよいし、５０未満であってもよいし、３０未満であってもよい。Ｎ１が１００未満になる場合は、第２強度条件は、上述した第１強度条件の一具体例に相当する。或いは、所定強度の一例として、造形動作で用いられる光ＥＬの強度の１／Ｎ２（但し、Ｎ２は１より大きい）に相当する値があげられる。Ｎ２は、例えば、１以上であってもよいし、２以上であってもよいし、３以上であってもよいし、４以上であってもよい。Ｎ２が１より大きくなる場合は、第２強度条件は、上述した第１強度条件の一具体例に相当する。

【0075】

また、第２強度条件は、例えば実験、あるいはシミュレーション、あるいはその両方に基づいて決めてもよい。また、第２強度条件は、造形材料Ｍに基づいて決めてもよい。

【0076】

光強度条件を満たすために、制御装置７は、光源５を制御することで、光ＥＬの強度を制御してもよい。例えば、制御装置７は、光源５が出射する光ＥＬの強度を制御してもよい。

【0077】

光強度条件を満たすために、制御装置７は、照射系４１１を制御することで、光ＥＬの強度を制御してもよい。例えば、制御装置７は、光ＥＬの強度を制御するために照射系４１１が備える光学部材を制御することで、光ＥＬの強度を制御してもよい。例えば、制御装置７は、照射領域ＥＡ内での光ＥＬの強度分布を制御するために照射系４１１が備える光学部材を制御することで、光ＥＬの強度を制御してもよい。強度及び強度分布の少なくとも一方を制御するための光学部材としては、例えば、光ＥＬの光路を横切る面内で所要の濃度分布を有するフィルタ、光ＥＬの光路を横切る面内で所要の面形状を有する非球面な光学部材（例えば、屈折型の光学部材又は反射型の光学部材）、回折光学素子及び空間光変調器等の少なくとも一つを用いることができる。例えば、制御装置７は、光ＥＬのフォーカス位置（言い換えれば、デフォーカス量）を制御するために照射系４１１が備える光学部材を制御することで、光ＥＬの強度を制御してもよい。なぜならば、フォーカス位置が研磨対象面ＰＳから離れるほど（つまり、デフォーカス量が大きくなるほど）、研磨対象面ＰＳ上での光ＥＬの強度が小さくなるからである。このため、制御装置７は、研磨動作でのフォーカス位置が、造形動作でのフォーカス位置とは異なるように、フォーカス位置を制御してもよい。具体的には、制御装置７は、研磨動作でのフォーカス位置の研磨対象面ＰＳからのずれ量（つまり、デフォーカス量）が、造形動作でのフォーカス位置の造形面ＣＳからのずれ量よりも大きくなるように、フォーカス位置を制御してもよい。尚、フォーカス位置を制御するための光学部材としては、例えば、集光光学素子等を用いることができる。

【0078】

光強度条件を満たすために、制御装置７は、ヘッド駆動系４２及びステージ駆動系４４の少なくとも一方を制御することで、光ＥＬの強度を制御してもよい。具体的には、制御装置７は、研磨対象面ＰＳに対してＺ軸に沿って造形ヘッド４１（特に、照射系４１１）が移動するように、ヘッド駆動系４２及びステージ駆動系４４の少なくとも一方を制御してもよい。研磨対象面ＰＳに対してＺ軸に沿って照射系４１１が移動すると、研磨対象面ＰＳと照射系４１１との間の間隔が変化する。研磨対象面ＰＳと照射系４１１との間の間隔が変化すると、研磨対象面ＰＳに対する光ＥＬのフォーカス位置が変化する。このため、研磨対象面ＰＳに対して照射系４１１を移動させる動作は、光ＥＬのフォーカス位置を制御する動作と等価である。この場合、制御装置７は、研磨動作が行われている場合の研磨対象面ＰＳと照射系４１１との間の間隔が、造形動作が行われている場合の造形面ＣＳと照射系４１１との間の間隔よりも大きくなるように、ヘッド駆動系４２及びステージ駆動系４４の少なくとも一方を制御してもよい。

【0079】

光強度条件を満たすために、制御装置７は、光ＥＬの強度と相関を有する光ＥＬの任意の特性を制御することで、光ＥＬの強度を制御してもよい。このような光ＥＬの任意の特性の一例として、研磨対象面ＰＳ上での照射領域ＥＡの大きさ、形状及び位置の少なくとも一つがあげられる。なぜならば、研磨対象面ＰＳ上での照射領域ＥＡの大きさ、形状及び位置の少なくとも一つが変わると、研磨対象面ＰＳ上での光ＥＬの強度分布が変わり得るからである。例えば、照射領域ＥＡが大きくなるほど、当該照射領域ＥＡ内での光の強度が小さくなる。このため、制御装置７は、研磨動作で用いられる照射領域ＥＡが、造形動作で用いられる照射領域ＥＡよりも大きくなるように、照射領域ＥＡの大きさを制御してもよい。その結果、研磨動作で用いられる光ＥＬの強度が、造形動作で用いられる光ＥＬの強度よりも小さいという第１強度条件が満たされる。また、例えば、照射領域ＥＡが大きくなるほど、研磨動作に費やす時間を少なくすることできる。例えば、制御装置７は、第２強度条件を満たす範囲で、造形動作で用いられる照射領域ＥＡよりも大きい照射領域ＥＡを設定してもよい。

【0080】

尚、研磨対象物である３次元構造物ＳＴが場所により異なる材料で造形されている場合、造形材料の特性に応じて、３次元構造物ＳＴ（研磨対象面ＰＳ）上の位置ごとに異なる光強度条件を設定してもよい。尚、３次元構造物ＳＴが１つの造形材料Ｍで構成されている場合においても、第２強度条件を満たす範囲内で、研磨対象面ＰＳ上の位置ごとに異なる光強度条件を設定してもよい。

【0081】

また、上述では、ＣＷレーザ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ Ｌａｓｅｒ）を念頭において、強度で説明したが、光源としてパルスレーザを用いる場合には、強度に代えて、１発のパルスの含まれる全エネルギで光強度条件を表してもよい。すなわち、第１動作条件を、光ＥＬのエネルギ（研磨対象面ＰＳ上における単位面積当たりのエネルギ又は研磨対象面ＰＳ上に設定される照射領域ＥＡ内での単位面積当たりのエネルギ、以下、特段の注記がない場合は同じ）に関する光エネルギ条件であって、研磨動作で用いられる光ＥＬのエネルギが、造形動作で用いられる光ＥＬのエネルギよりも小さいという条件としてもよい。また、第２動作条件を、研磨動作で用いられる光ＥＬのエネルギが造形材料Ｍを溶融させることができるエネルギよりも大きいという条件としてもよい。ここで、光ＥＬのエネルギは、１パルス辺りの光ＥＬの強度の積分値［ΣＷ／ｃｍ^２］を用いてもよい。尚、光ＥＬがパルス光である場合には、パルス光の発光時間が長くなるほど（言い換えれば、パルス光の消光時間が短くなるほど）、照射領域ＥＡ上での光ＥＬの強度が大きくなる。このため、光ＥＬがパルス光である場合には、例えば、制御装置７は、光源５が出射する光ＥＬのデューティ比を制御してもよい。

【0082】

（２－３－１－２）光ＥＬが照射される照射領域ＥＡのサイズに関する照射サイズ条件
第１動作条件は、光ＥＬが照射される照射領域ＥＡのサイズ（特に、研磨対象面ＰＳに沿った方向におけるサイズ）に関する照射サイズ条件を含んでいてもよい。照射サイズ条件は、図８に示すように、研磨対象面ＰＳのある領域部分に設定された照射領域ＥＡのサイズ（具体的には、研磨対象面ＰＳに沿った方向における照射領域ＥＡの幅）Ｒ１が、当該領域部分に現れる凹凸のピッチＲ２よりも大きいという第１サイズ条件を含んでいてもよい。尚、凹凸のピッチＲ２は、ある凸部を挟んで隣り合う２つの凹部の間の距離（つまり、研磨対象面ＰＳに沿った距離）又はある凹部を挟んで隣り合う２つの凸部のそれぞれの中心位置の間の距離（つまり、研磨対象面ＰＳに沿った距離）を意味する。尚、凹凸のピッチＲ２は、ある凸部の研磨対象面ＰＳに沿った幅又はある凹部の研磨対象面に沿った幅を意味していてもよい。

【0083】

ここで、仮に第１サイズ条件を含む照射サイズ条件が満たされない場合には、照射領域ＥＡのサイズＲ１が、当該領域部分に現れる凹凸のピッチＲ２よりも小さくなる。このため、図９（ａ）から図９（ｂ）に示すように、光ＥＬの照射領域ＥＡ内にある一つの凸部の一部（或いは、ある一つの凹部の一部、以下同じ）しか含まれない。言い換えれば、光ＥＬの照射領域ＥＡ内に複数の凸部の境界が含まれない可能性がある。この場合には、図９（ａ）に示すようにある一つの凸部の第１部分Ａ１に光ＥＬが照射されて当該第１部分Ａ１が研磨された後に、図９（ｂ）に示すようにある一つの凸部の第２部分Ａ２に光ＥＬが照射されて当該第２部分Ａ２が研磨されることになる。その結果、同じ凸部に対して部分的な研磨が複数回行われるため、第１部分Ａ１と第２部分Ａ２とが同じ平面内に位置するように当該凸部が研磨されない可能性がある。つまり、研磨動作が行われた研磨対象面ＰＳのマクロ的な滑らかさが相対的に悪化する可能性がある。但し、この場合であっても、研磨動作が行われない場合と比較すれば、研磨対象面ＰＳがミクロ的には滑らかになっていることに変わりはない。

【0084】

しかるに、第１サイズ条件を含む照射サイズ条件が満たされるように研磨動作が行われると、図８に示すように、光ＥＬの照射領域ＥＡ内にある一つの凸部の全体（或いは、ある一つの凹部の全体、以下同じ）が含まれることになる。言い換えれば、光ＥＬの照射領域ＥＡ内に複数の凸部の境界が含まれることになる。このため、光ＥＬの照射によって、照射領域ＥＡ内に位置する一つの凸部の全体がまとめて研磨されることになる（上述した図６（ｃ）参照）。その結果、第１サイズ条件を含む照射サイズ条件が満たされないように研磨動作が行われる場合と比較して、研磨対象面ＰＳが適切に研磨されることになる。つまり、研磨対象面ＰＳに残存してしまう凹凸が相対的に小さくなる。従って、造形システム１は、研磨対象面ＰＳがより滑らかな面となるように研磨対象面ＰＳを研磨することができる。

【0085】

上述したように、研磨対象面ＰＳには、複数の構造層ＳＬの積層のピッチに応じた規則的な又は不規則な凹凸が現れる可能性がある（図１０参照）。このような凹凸は、研磨対象面ＰＳが、構造層ＳＬの積層方向に交差する方向を向いた研磨対象面ＰＳ１及びＰＳ２の少なくとも一方を含んでいる場合に現れる可能性が相対的に高い。この場合、図１０に示すように、凹凸のピッチＲ２は、構造層ＳＬの高さ（つまり、厚さ）Ｈと等価である。従って、照射サイズ条件は、研磨対象面ＰＳのある領域部分に設定された照射領域ＥＡのサイズＲ１が、当該領域部分に形成されている構造層ＳＬの高さＨよりも大きいという第２サイズ条件を含んでいてもよい。構造層ＳＬの積層方向に交差する方向を向いた研磨対象面ＰＳ１及びＰＳ２の少なくとも一方に対して第２サイズ条件を含む照射サイズ条件が満たされるように研磨動作が行われる場合には、図１０に示すように、照射領域ＥＡは、複数の構造層ＳＬに跨って設定される。つまり、照射領域ＥＡは、ある構造層ＳＬと当該構造層ＳＬ上に形成される別の少なくとも一つの構造層ＳＬとに跨って設定される。言い換えれば、照射領域ＥＡは、ある構造層ＳＬと当該構造層ＳＬ上に形成される別の少なくとも一つの構造層ＳＬとの境界を含むように設定される。その結果、光ＥＬの照射領域ＥＡ内に、構造層ＳＬの側方端部に相当する一つの凸部の全体（或いは、ある一つの凹部の全体、以下同じ）が含まれることになる。つまり、ある構造層ＳＬと当該構造層ＳＬ上に形成される別の少なくとも一つの構造層ＳＬとの境界に光ＥＬが照射されて、ある構造層ＳＬと別の少なくとも一つの構造層ＳＬとが、その境界が目立たなくなるように研磨される。その結果、第１サイズ条件を含む照射サイズ条件が満たされるように研磨動作が行われる場合と同様に、造形システム１は、研磨対象面ＰＳがより滑らかな面となるように研磨対象面ＰＳを研磨することができる。

【0086】

但し、３次元構造物ＳＴを構成する複数の構造層ＳＬの高さＨが常に同一になるとは限らない。具体的には、図１１に示すように、３次元構造物ＳＴを構成する一の構造層ＳＬの高さＨ１が、他の構造層ＳＬの高さＨ２よりも低くなる可能性がある。この場合、照射領域ＥＡのサイズＲ１が相対的に低い構造層ＳＬの高さＨ１よりも大きいという第２サイズ条件が設定されると、場合によっては、図１１に示すように、光ＥＬの照射領域ＥＡ内に、相対的に高い構造層ＳＬの側方端部に相当するある一つの凸部の全体（或いは、ある一つの凹部の全体、以下同じ）が含まれなくなる可能性がある。このため、照射サイズ条件は、研磨対象面ＰＳのある領域部分に設定された照射領域ＥＡのサイズＲ１が、当該領域部分に形成されている複数の構造層ＳＬのうち最も高い構造層ＳＬの高さＨ（図１１に示す例では、高さＨ２）よりも大きいという第３サイズ条件を含んでいてもよい。この場合、造形システム１は、研磨対象面ＰＳがより滑らかな面となるように研磨対象面ＰＳを研磨することができる。或いは、照射サイズ条件は、研磨対象面ＰＳのある領域部分に設定された照射領域ＥＡのサイズＲ１が、当該領域部分に形成されている隣り合う２つ以上の構造層ＳＬの中心位置（具体的には、構造層ＳＬの積層方向に沿った中心位置）の間の間隔Ｄ１（図１１参照）よりも大きいという第４サイズ条件を含んでいてもよい。言い換えれば、照射サイズ条件は、研磨対象面ＰＳのある領域部分に設定された照射領域ＥＡのサイズＲ１が、当該領域部分に形成されている隣り合う２つ以上の構造層ＳＬの高さの平均値よりも大きいという第５サイズ条件を含んでいてもよい。図１１に示す例で言えば、第５サイズ条件は、照射領域ＥＡのサイズＲ１が、ある構造層ＳＬの高さＨ１と当該構造層ＳＬ上に形成された構造層ＳＬの高さＨ２との平均値である「（Ｈ１＋Ｈ２）／２」よりも大きいという条件を含んでいてもよい。或いは、図１１に示す例で言えば、第５サイズ条件は、照射領域ＥＡのサイズＲ１が、ある構造層ＳＬの高さＨ１と当該構造層ＳＬ上に形成された複数の（図１１に示す例では、２つの）構造層ＳＬの高さＨ３との平均値である「（Ｈ１＋Ｈ３）／２」よりも大きいという条件を含んでいてもよい。

【0087】

照射サイズ条件を満たすために、制御装置７は、照射系４１１を制御してもよい。例えば、制御装置７は、照射領域ＥＡのサイズを制御するために照射系４１１が備えている光学部材を制御することで、照射領域ＥＡのサイズを制御してもよい。このような光学部材の一例として、例えば位置又は姿勢の変更により集光状態を変更し得る集光光学素子、光ＥＬが通過可能な開口の形状及び大きさの少なくとも一方を変更可能な絞り部材、並びに、照射系４１１の光軸に交差する面（つまり、光ＥＬの伝搬方向に交差する面）内において光ＥＬが通過可能な領域と光ＥＬを遮光可能な領域とを可変に設定可能な光成形部材等の少なくとも一つがあげられる。或いは、照射系４１１に対する研磨対象面ＰＳの相対的な位置（特に、姿勢）が変わると照射領域ＥＡのサイズもまた変わり得るがゆえに、制御装置７は、ヘッド駆動系４２及びステージ駆動系４４の少なくとも一方を制御して照射系４１１に対する研磨対象面ＰＳの相対的な位置（特に、姿勢）を制御することで、照射領域ＥＡのサイズを制御してもよい。照射領域ＥＡのサイズを制御する場合、制御装置７は、上述した形状情報に基づいて、研磨対象面ＰＳに現れる凹凸のピッチＲ２を特定し、特定したピッチＲ２に応じて定まる照射サイズ条件が満たされるように、照射領域ＥＡのサイズを制御してもよい。このため、上述した形状情報は、研磨対象面ＰＳに現れる凹凸の形状に関する情報を含んでいてもよい。

【0088】

（２－３－１－３）照射領域ＥＡに向かう光ＥＬの方向に関する光方向条件
第１動作条件は、照射領域ＥＡに向かう光ＥＬの方向に関する光方向条件を含んでいてもよい。光方向条件は、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳの法線ＮＶと、照射領域ＥＡに向かう光ＥＬの軸線とがなす角度θが、照射領域ＥＡの位置に応じて変化しないという第１光方向条件を含んでいてもよい。例えば、図１２（ａ）に示すように、研磨対象面ＰＳが互いに非平行な研磨対象面ＰＳ＃ａ、研磨対象面ＰＳ＃ｂ及び研磨対象面ＰＳ＃ｃを含む場合には、第１光方向条件は、研磨対象面ＰＳ＃ａの法線ＮＶ＃ａと研磨対象面ＰＳ＃ａに照射される光ＥＬの軸線とがなす角度θ＃ａ、研磨対象面ＰＳ＃ｂの法線ＮＶ＃ｂと研磨対象面ＰＳ＃ｂに照射される光ＥＬの軸線とがなす角度θ＃ｂ、及び、研磨対象面ＰＳ＃ｃの法線ＮＶ＃ｃと研磨対象面ＰＳ＃ｃに照射される光ＥＬの軸線とがなす角度θ＃ｃが全て同一になるという条件になる。例えば、図１２（ｂ）に示すように、研磨対象面ＰＳが曲面である場合には、第１光方向条件は、研磨対象面ＰＳの第１部分Ａ＃ｄの法線ＮＶ＃ｄと第１部分Ａ＃ｄに照射される光ＥＬの軸線とがなす角度θ＃ｄ、及び、研磨対象面ＰＳの第２部分Ａ＃ｅの法線ＮＶ＃ｅと第２部分Ａ＃ｅに照射される光ＥＬの軸線とがなす角度θ＃ｅが全て同一になるという条件になる。第１光方向条件を含む光方向条件が満たされるように研磨動作が行われると、第１光方向条件を含む光方向条件が満たされないように研磨動作が行われる場合と比較して、研磨対象面ＰＳ上における光ＥＬのスポットの形状（つまり、照射領域ＥＡの形状）が、照射領域ＥＡの位置に応じて変化しなくなる。このため、造形システム１は、照射領域ＥＡの位置に関わらず、研磨対象面ＰＳを相対的に精度よく研磨するように研磨動作を行うことができる。尚、研磨対象面ＰＳが曲面である場合の法線とは、曲面上の特定位置で当該曲面の接平面の法線とすることができる。従って、研磨対象面ＰＳの第１部分Ａ＃ｄの法線ＮＶ＃ｄは、当該第１部分Ａ＃ｄに接する接平面の法線とすることができ、研磨対象面ＰＳの第２部分Ａ＃ｅの法線ＮＶ＃ｅは、当該第２部分Ａ＃ｅに接する接平面の法線とすることができる。

【0089】

光方向条件は、図１３に示すように、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳの法線ＮＶの方向と、照射領域ＥＡに向かう光ＥＬの軸線の方向とが、照射領域ＥＡの位置に関わらず揃う（言い換えれば、一致する）という第２光方向条件を含んでいてもよい。言い換えれば、光方向条件は、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳの法線ＮＶと照射領域ＥＡに向かう光ＥＬの軸線とがなす角度θが０度になるという第２光方向条件を含んでいてもよい。尚、ここで言う「角度θが０度になる」状態は、角度θが０度に完全に一致する場合のみならず、角度θが０度に一致していないものの角度θが実質的に０度であるとみなすことができる状態（つまり、角度θがほぼ０度になる状態）をも含む。第２光方向条件を含む光方向条件が満たされるように研磨動作が行われると、光ＥＬは、研磨対象面ＰＳに対して垂直入射することになる。従って、第２光方向条件を含む光方向条件が満たされるように研磨動作が行われると、第２光方向条件を含む光方向条件が満たされないように研磨動作が行われる場合と比較して、研磨対象面ＰＳ上における光ＥＬのスポットの形状（つまり、照射領域ＥＡの形状）が理想的な形状（例えば、真円）に近づく。このため、造形システム１は、研磨対象面ＰＳを相対的に精度よく研磨するように研磨動作を行うことができる。

【0090】

光方向条件は、図１４に示すように、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳの法線ＮＶと照射領域ＥＡに向かう光ＥＬの軸線とがなす角度θが小さくなる（つまり、０度に近づく）ように、照射系４１１から照射領域ＥＡへ向かう光ＥＬの方向（つまり、軸線の方向）が調整されるという第３光方向条件を含んでいてもよい。このような第３光方向条件を含む光方向条件が満たされるように光ＥＬの方向を調整した上で研磨動作が行われると、光ＥＬの方向が調整されることなく研磨動作が行われる場合と比較して、研磨対象面ＰＳ上における光ＥＬのスポットの形状（つまり、照射領域ＥＡの形状）が理想的な形状に相応に近づく。このため、造形システム１は、研磨対象面ＰＳを相対的に相応に精度よく研磨するように研磨動作を行うことができる。

【0091】

光方向条件を満たすために、制御装置７は、照射系４１１を制御してもよい。例えば、照射系４１１からの光ＥＬの射出方向が変わると、照射系４１１から照射領域ＥＡへ向かう光ＥＬの方向（つまり、軸線の方向）もまた変わり得る。このため、制御装置７は、照射系４１１から光ＥＬが射出される方向を制御するために照射系４１１が備えている光学部材を制御することで、入射角度θを制御してもよい。このような光学部材の一例として、光ＥＬを偏向可能な光学部材（例えば、回転ミラー）等があげられる。

【0092】

照射系４１１からの光ＥＬの射出方向に対する３次元造形物ＳＴの姿勢が変わると、照射系４１１から照射領域ＥＡへ向かう光ＥＬの方向（つまり、軸線の方向）もまた変わり得る。このため、光方向条件を満たすために、制御装置７は、ステージ駆動系４４を制御して光ＥＬの射出方向に対する３次元構造物ＳＴの姿勢を変更してもよい。或いは、後述するように、ヘッド駆動系４２が造形ヘッド４１（特に、照射系４１１）をθＸ軸、θＹ軸及びθＺ軸の少なくとも一つに沿って移動させることができる場合には、制御装置７は、ヘッド駆動系４２を制御して光ＥＬの射出方向に対する３次元構造物ＳＴの姿勢を変更してもよい。

【0093】

光方向条件を満たすように照射系４１１、ヘッド駆動系４２及びステージ駆動系４４の少なくとも一つを制御する場合、制御装置７は、上述した形状情報に基づいて、照射系４１１と研磨対象面ＰＳとの間の相対的な位置関係を特定し、特定した位置関係に基づいて照射領域ＥＡに向かう光ＥＬの方向が光方向条件を満たすように、照射領域ＥＡに向かう光ＥＬの方向を制御してもよい。このため、上述した形状情報は、研磨対象面ＰＳの形状に関する情報の少なくとも一部として、照射系４１１と研磨対象面ＰＳとの間の相対的な位置関係に関する情報を含んでいてもよい。

【0094】

尚、照射領域ＥＡに向かう光ＥＬの軸線の方向は、例えば光ＥＬの主光線の方向や、光ＥＬの進行方向での複数の断面における光ＥＬの光量重心位置を結んだ軸線の方向としてもよい。

【0095】

（２－３－２）研磨対象面ＰＳに関する第２動作条件
第２動作条件は、研磨対象面ＰＳが向いている方向に関する面方向条件を含んでいてもよい。面方向条件は、図１５（ａ）から図１５（ｃ）に示すように、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳの法線ＮＶの方向が、照射領域ＥＡの位置に応じて変化しないという第１面方向条件を含んでいてもよい。つまり、面方向条件は、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳが、照射領域ＥＡの位置に関わらずに同じ方向を向くという第１面方向条件を含んでいてもよい。例えば、図１５（ａ）から図１５（ｃ）に示すように、研磨対象面ＰＳが互いに非平行な研磨対象面ＰＳ＃ａ、研磨対象面ＰＳ＃ｂ及び研磨対象面ＰＳ＃ｃを含む場合には、第１面方向条件は、研磨対象面ＰＳ＃ａに照射領域ＥＡが設定されている場合の研磨対象面ＰＳ＃ａの法線ＮＶ＃ａの方向、研磨対象面ＰＳ＃ｂに照射領域ＥＡが設定されている場合の研磨対象面ＰＳ＃ｂの法線ＮＶ＃ｂの方向及び研磨対象面ＰＳ＃ｃに照射領域ＥＡが設定されている場合の研磨対象面ＰＳ＃ｃの法線ＮＶ＃ｃの方向が全て同一になるという条件になる。図示しないものの、研磨対象面ＰＳが曲面である場合には、第１面方向条件は、研磨対象面ＰＳの第１部分Ａ＃ｄに照射領域ＥＡが設定されている場合の第１部分Ａ＃ｄの法線ＮＶ＃ｄの方向及び研磨対象面ＰＳの第２部分Ａ＃ｅに照射領域ＥＡが設定されている場合の第２部分Ａ＃ｅの法線ＮＶ＃ｅの方向が全て同一になるという条件になる。

【0096】

図１５（ａ）から図１５（ｃ）に示す例において第１面方向条件を含む光方向条件が満たされるように研磨動作が行われる場合には、制御装置７は、複数の研磨対象面ＰＳのうちの一の研磨対象面ＰＳの法線ＮＶの方向が所望の方向になるようにステージ駆動系４４を制御した後に一の研磨対象面ＰＳを研磨する動作を、複数の研磨対象面ＰＳが順次一の研磨対象面ＰＳに設定されるように繰り返す。具体的には、制御装置７は、３次元構造物ＳＴの姿勢が、研磨対象面ＰＳ＃ａからＰＳ＃ｃのいずれか一つ（例えば、研磨対象面ＰＳ＃ａ）が所望方向を向いた状態となる姿勢＃ａ（例えば、図１５（ａ）に示す姿勢）となるように、ステージ駆動系４４を制御してステージ４３を移動させる。その上で、３次元構造物ＳＴの姿勢が姿勢＃ａとなっている状態で、制御装置７は、形状情報に基づいて研磨対象面ＰＳ＃ａに対して照射領域ＥＡを相対的に移動させながら、研磨対象面ＰＳ＃ａに対して一連の研磨処理を繰り返し行う。研磨対象面ＰＳ＃ａの研磨が完了した後には、制御装置７は、３次元構造物ＳＴの姿勢が、研磨対象面ＰＳ＃ａからＰＳ＃ｃのいずれか他の一つ（例えば、研磨対象面ＰＳ＃ｂ）が同じ所望方向を向いた状態となる姿勢＃ｂ（例えば、図１５（ｂ）に示す姿勢）となるように、ステージ駆動系４４を制御してステージ４３を移動させる。その上で、３次元構造物ＳＴの姿勢が姿勢＃ｂとなっている状態で、制御装置７は、形状情報に基づいて研磨対象面ＰＳ＃ｂに対して照射領域ＥＡを相対的に移動させながら、研磨対象面ＰＳ＃ｂに対して一連の研磨処理を繰り返し行う。研磨対象面ＰＳ＃ｂの研磨が完了した後には、制御装置７は、３次元構造物ＳＴの姿勢が、研磨対象面ＰＳ＃ａからＰＳ＃ｃの残りの一つ（例えば、研磨対象面ＰＳ＃ｃ）が同じ所望方向を向いた状態となる姿勢＃ｃ（例えば、図１５（ｃ）に示す姿勢）となるように、ステージ駆動系４４を制御してステージ４３を移動させる。その上で、３次元構造物ＳＴの姿勢が姿勢＃ｃとなっている状態で、制御装置７は、形状情報に基づいて研磨対象面ＰＳ＃ｃに対して照射領域ＥＡを相対的に移動させながら、研磨対象面ＰＳ＃ｃに対して一連の研磨処理を繰り返し行う。その結果、３次元構造物ＳＴがどのような研磨対象面ＰＳを含んでいる場合であっても、造形システム１は、当該研磨対象面ＰＳが同じ方向を向いている状態で当該研磨対象面ＰＳを研磨することができる。

【0097】

このように第１面方向条件を含む光方向条件が満たされるように研磨動作が行われると、第１面方向条件を含む光方向条件が満たされないように研磨動作が行われる場合と比較して、研磨対象面ＰＳ上における光ＥＬのスポットの形状（つまり、照射領域ＥＡの形状）が、照射領域ＥＡの位置に応じて変化する可能性が小さくなる。このため、造形システム１は、照射領域ＥＡの位置に関わらず、研磨対象面ＰＳを相対的に精度よく研磨するように研磨動作を行うことができる。

【0098】

面方向条件は、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳの法線ＮＶの方向が、照射領域ＥＡの位置に関わらずに重力方向（つまり、Ｚ軸方向）に一致するという第２面方向条件を含んでいてもよい。つまり、面方向条件は、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳが、照射領域ＥＡの位置に関わらずに水平面になる（つまり、ＸＹ平面に平行になる）という第２面方向条件を含んでいてもよい。ここで言う「研磨対象面ＰＳが水平面になる」状態は、研磨対象面ＰＳがＸＹ平面に対して完全に平行になる場合のみならず、研磨対象面ＰＳがＸＹ平面に対して完全に平行になっていないものの研磨対象面ＰＳが実質的に水平面であるとみなすことができる状態（つまり、研磨対象面ＰＳがほぼ水平面になる状態）をも含む。尚、図１５（ａ）から図１５（ｃ）は、夫々、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳ＃ａの法線ＮＶ＃ａの方向、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳ＃ｂの法線ＮＶ＃ｂの方向及び照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳ＃ｃの法線ＮＶ＃ｃの方向が重力方向に一致する例を示している。

【0099】

ここで、研磨対象面ＰＳが水平面になっていないと、図１６（ａ）に示すように、光ＥＬの照射によって溶融した造形材料Ｍは、当該溶融した造形材料Ｍの自重によって、研磨対象面ＰＳ内において下方に偏って分布する可能性がある。つまり、光ＥＬの照射によって溶融した造形材料Ｍの表面が、平坦な面にならない可能性がある。その結果、光ＥＬの照射によって研磨された研磨対象面ＰＳが、平坦な面にならない可能性がある。この場合であっても、研磨動作が行われない場合と比較すれば、研磨対象面ＰＳが滑らかになっていることに変わりはない。一方で、研磨対象面ＰＳが水平面になっていると、図１６（ｂ）に示すように、光ＥＬの照射によって溶融した造形材料Ｍは、当該溶融した造形材料Ｍの自重及び表面張力の少なくとも一方によって、研磨対象面ＰＳ内において均等に分布する可能性が相対的に高くなる。つまり、光ＥＬの照射によって溶融した造形材料Ｍの表面が、平坦な面になる可能性が相対的に高くなる。その結果、光ＥＬの照射によって研磨された研磨対象面ＰＳが、平坦な面になる可能性が相対的に高くなる。従って、造形システム１は、第２面方向条件を含む面方向条件が満たされるように研磨動作を行うことで、研磨対象面ＰＳがより滑らかな面となるように研磨対象面ＰＳを研磨することができる。尚、第２面方向条件は、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳの姿勢が、照射領域ＥＡの位置に関わらずに一定になる条件であってもよい。この場合、光ＥＬの照射によって溶融した造形材料Ｍの偏り具合が研磨対象面ＰＳのいずれの位置でも同じ偏り具合になり、研磨対象面ＰＳの研磨状態が位置によらずに一定となる。

【0100】

面方向条件は、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳが鉛直上方（つまり、＋Ｚ側）を向いているという第３面方向条件を含んでいてもよい。研磨対象面ＰＳが鉛直上方を向いていると、光ＥＬの照射によって溶融した造形材料Ｍは、当該溶融した造形材料Ｍの自重によって、研磨対象面ＰＳ内において均等に分布する可能性が相対的に高くなる（上述した図１６（ｂ）参照）。つまり、光ＥＬの照射によって溶融した造形材料Ｍの表面が、平坦な面になる可能性が相対的に高くなる。その結果、光ＥＬの照射によって研磨された研磨対象面ＰＳが、平坦な面になる可能性が相対的に高くなる。従って、造形システム１は、第３面方向条件を含む面方向条件が満たされるように研磨動作を行うことで、研磨対象面ＰＳがより滑らかな面となるように研磨対象面ＰＳを研磨することができる。

【0101】

面方向条件を満たすために、制御装置７は、ステージ駆動系４４を制御してもよい。つまり、制御装置７は、面方向条件が満たされるように（つまり、研磨対象面ＰＳが水平面になるように）、研磨対象面ＰＳの姿勢（つまり、３次元構造物ＳＴの姿勢）を制御してもよい。言い換えれば、制御装置７は、面方向条件が満たされるように、光ＥＬに対する研磨対象面ＰＳの相対的な位置（つまり、光ＥＬに対する３次元構造物ＳＴの相対的な位置）を制御してもよい。この場合、制御装置７は、上述した形状情報に基づいて、研磨対象面ＰＳの法線ＮＶの方向を特定し、当該特定した法線ＮＶの方向に基づいて、面方向条件が満たされるようにステージ駆動系４４を制御してもよい。このため、上述した形状情報は、研磨対象面ＰＳの形状に関する情報の少なくとも一部として、研磨対象面ＰＳの姿勢に関する情報を含んでいてもよい。研磨対象面ＰＳの法線ＮＶの方向が所望の方向（例えば、重力方向）になっていなければ、制御装置７は、研磨対象面ＰＳの法線ＮＶの方向が所望の方向になるようにステージ駆動系４４を制御する。その後、研磨対象面ＰＳの法線ＮＶの方向が所望の方向になった後に、制御装置７は、研磨対象面ＰＳの研磨を開始する。

【0102】

尚、研磨対象面ＰＳが曲面である場合、研磨対象面ＰＳが向いている方向は、曲面上の特定位置で当該曲面の接平面の法線の方向とすることができる。例えば、研磨対象面ＰＳが曲面である場合において、研磨対象面ＰＳ上の第１部分が向いている方向は、当該第１部分に接する切平面の法線の方向としてもよい。

【0103】

なお、上記実施形態においては、すべての構造層ＳＬの形成（３次元構造物ＳＴの造形）が完了した後に光ＥＬにより加工動作を行っているが、いくつかの構造層ＳＬの形成後であって、すべての構造層ＳＬが形成される前の３次元構造物に光ＥＬにより加工動作（研磨動作）を行ってもよい。

【0104】

（３）変形例
続いて、造形システム１の変形例について説明する。

【0105】

（３－１）第１変形例
はじめに、造形システム１の第１変形例について説明する。上述した説明では、造形システム１が備える造形ヘッド４１は、造形動作に用いられる光ＥＬ及び研磨動作に用いられる光ＥＬの双方を射出する。つまり、造形動作が行われている期間中の光ＥＬの照射系４１１内での光路は、研磨動作が行われている期間中の光ＥＬの照射系４１１内での光路と同じになる。一方で、第１変形例の造形システム１ａは、造形動作に用いられる光ＥＬを射出する造形ヘッド４１とは別個に、研磨動作に用いられる光ＥＬを射出する研磨ヘッド４１ａを備えている。

【0106】

具体的には、造形システム１ａは、造形装置４に代えて造形装置４ａを備えているという点で、造形システム１とは異なる。造形装置４ａは、研磨ヘッド４１ａ及びヘッド駆動系４２ａを備えているという点で、造形装置４とは異なる。造形システム１ａのその他の構成要件は、造形システム１と同じであってもよい。このため、以下、図１７を参照しながら、第１変形例の造形装置４ａについて更に説明する。尚、造形システム１が備える構成要件と同じ構成要件については、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

【0107】

図１７に示すように、造形装置４ａは、上述した造形ヘッド４１、ヘッド駆動系４２、ステージ４３、ステージ駆動系４４及び計測装置４５に加えて、研磨ヘッド４１ａ及びヘッド駆動系４２ａを備えている。研磨ヘッド４１ａは、照射系４１１ａを備えている。尚、図１７では、図面の簡略化のために、ヘッド駆動系４２及びステージ駆動系４４の記載が簡略化されている。

【0108】

照射系４１１ａは、射出部４１３ａから光ＥＬａを射出するための光学系（例えば、集光光学系）である。具体的には、照射系４１１ａは、光ＥＬを発する光源５と、光ファイバやライトパイプ等の不図示の光伝送部材を介して光学的に接続されている。照射系４１１ａは、光伝送部材を介して光源５から伝搬してくる光ＥＬを、光ＥＬａとして射出する。つまり、光源５が発した光ＥＬは、光源５と造形装置４ａとの間又は造形装置４ａ内に配置された光分岐器によって２つの光ＥＬに分岐され、一方の光ＥＬが造形ヘッド４１に伝搬し、他方の光ＥＬが研磨ヘッド４１ａに伝搬する。照射系４１１ａは、照射系４１１ａから下方（つまり、－Ｚ側）に向けて光ＥＬａを照射する。照射系４１１ａの下方には、ステージ４３が配置されている。ステージ４３に３次元構造物ＳＴが搭載されている場合には、照射系４１１ａは、３次元構造物ＳＴに向けて光ＥＬａを照射する。具体的には、照射系４１１ａは、光ＥＬａが照射される領域として研磨対象面ＰＳ上に設定される円形の（或いは、その他任意の形状の）照射領域ＥＡａに光ＥＬａを照射する。更に、照射系４１１ａの状態は、制御装置７の制御下で、照射領域ＥＡａに光ＥＬａを照射する状態と、照射領域ＥＡａに光ＥＬａを照射しない状態との間で切替可能である。

【0109】

ヘッド駆動系４２ａは、研磨ヘッド４１ａを移動させる。具体的には、ヘッド駆動系４２ａは、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の夫々に沿って研磨ヘッド４１ａを移動させる。尚、ヘッド駆動系４２ａの構造は、ヘッド駆動系４２の構造と同一であってもよい。従って、ヘッド駆動系４２ａの構造についての詳細な説明は省略する。

【0110】

研磨ヘッド４１ａが造形ヘッド４１とは別個に用意されるため、研磨ヘッド４１ａは、造形ヘッド４１とは異なる方向から光ＥＬａを照射する。つまり、光ＥＬａは、光ＥＬの光路とは異なる光路を伝搬して研磨対象面ＰＳに照射される。このため、研磨ヘッド４１ａは、造形ヘッド４１が光ＥＬを照射している期間の少なくとも一部において、光ＥＬａを照射することができる。つまり、造形システム１ａは、造形動作と研磨動作とを並行して行うことができる。言い換えると、造形システム１ａは、造形動作が行われる時間帯（又は時期）と研磨動作が行われる時間帯（又は時期）とをそれらの少なくとも一部が重なった状態とすること、或いは造形動作が行われるタイミングと研磨動作が行われるタイミングとの少なくとも一部を重ねることができる。具体的には、造形システム１ａは、造形ヘッド４１ａが光ＥＬを造形面ＣＳに照射することで３次元構造物ＳＴの一部を形成している期間の少なくとも一部において、既に形成済みの３次元構造物ＳＴの他の一部の表面の少なくとも一部である研磨対象面ＰＳに光ＥＬａを照射することで、当該研磨対象面ＰＳを研磨することができる。その結果、３次元構造物ＳＴを形成し且つ研磨するためのスループットが向上する。つまり、第１変形例の造形システム１ａは、上述した造形システム１が享受可能な効果と同様の効果を享受しつつも、研磨された３次元構造物ＳＴを形成するためのスループットを向上させることができる。

【0111】

但し、造形装置４ａが造形ヘッド４１とは別個に研磨ヘッド４１ａを備える場合であっても、造形システム１ａは、造形動作によって３次元構造物ＳＴが形成された後に、研磨動作を行ってもよい。この場合であっても、第１変形例の造形システム１ａは、上述した造形システム１が享受可能な効果と同様の効果を享受することができることに変わりはない。

【0112】

また、造形動作によって３次元構造物ＳＴが形成された後に、造形装置４ａと研磨ヘッド４１ａの両方を用いて研磨動作を行ってもよい。

【0113】

なお、上記の説明では、３次元構造物ＳＴに、造形ヘッド４１からの光ＥＬと研磨ヘッド４１ａからの光ＥＬａを同時に照射した場合に、光ＥＬが照射される領域と光ＥＬａが照射される領域とが異なるように、研磨ヘッド４１ａと造形ヘッド４１の少なくとも一方が設定されるが、光ＥＬと光ＥＬａとが同じ領域に、あるいは光ＥＬが照射される領域と光ＥＬａが照射される領域とが一部重複するように設定されてもよい。

【0114】

（３－２）第２変形例
続いて、図１８を参照しながら、造形システム１の第２変形例について説明する。上述した第１変形例では、共通の光源５が射出した光ＥＬが造形ヘッド４１及び研磨ヘッド４１ａに伝搬されている。一方で、第２変形例の造形システム１ｂは、図１８に示すように、造形動作で用いられる光ＥＬを射出する光源５とは別個に、研磨動作で用いられる光ＥＬａを射出する光源５ｂを備えているという点で、第１変形例の造形システム１ａとは異なる。造形システム１ｂのその他の構成要件は、造形システム１ａと同じであってもよい。このような第２変形例の造形システム１ｂは、上述した第１変形例の造形システム１ａが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。

【0115】

尚、光源５ａは、光源５が射出する光ＥＬと同じ特性（例えば、強度や、波長や、偏光等）の光ＥＬａを射出してもよい。光源５ａは、光源５が射出する光ＥＬと異なる特性（例えば、強度や、波長や、偏光等）の光ＥＬａを射出してもよい。光源５ａは、光源５が射出する光ＥＬとは異なる種類のエネルギビームを射出してもよい。

【0116】

（３－３）第３変形例
続いて、造形システム１の第３変形例について説明する。第３変形例の造形システム１ｃの構造は、上述した造形システム１の構造と同一である。第３変形例の造形システム１ｃは、上述した造形システム１と比較して、研磨動作を行う際に、研磨動作に起因した３次元構造物ＳＴの変形を抑制するための変形抑制動作を合わせて行うという点で異なる。以下、研磨動作に起因した３次元構造物ＳＴの変形が生ずる理由を説明した後に、当該変形を抑制するための変形抑制動作について説明する。

【0117】

（３－３－１）研磨動作に起因した３次元構造物ＳＴの変形が生ずる理由
研磨対象面ＰＳが研磨される場合には、研磨対象面ＰＳに光ＥＬが照射されることは上述したとおりである。研磨対象面ＰＳには、光ＥＬから熱が伝達される。この熱は、研磨対象面ＰＳを介して３次元構造物ＳＴの内部にも伝達（実質的には、拡散）される。ここで、３次元構造物ＳＴの特性（例えば、材質、形状及び密度の少なくとも１つ）によっては、３次元構造物ＳＴにおける熱の拡散度合い（つまり、拡散のしやすさ又はしにくさを示す指標）が均一であるとは限らない。つまり、光ＥＬから伝達される熱に対する特性（ここでは、熱の拡散度合いに関する熱特性）が異なる領域が研磨対象面ＰＳに存在する可能性がある。例えば、研磨対象面ＰＳ上には、光ＥＬから伝達された熱が相対的に拡散されにくい領域と、光ＥＬから伝達された熱が相対的に拡散されやすい領域とが存在する可能性がある。

【0118】

例えば、図１９に示すように、３次元構造物ＳＴは、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳを含む表面ＳＦ１に加えて、研磨対象面ＰＳを含まない又は照射領域ＥＡが今は設定されていない（例えば、これから設定される又は既に設定された）研磨対象面ＰＳを含む表面ＳＦ２を有する可能性がある。この場合、研磨対象面ＰＳ上のある領域部分と表面ＳＦ２との近接度合いに応じて、研磨対象面ＰＳ上のある領域部分に伝達された熱の拡散度合いを推定可能である。具体的には、図１９に示すように、研磨対象面ＰＳ上の領域ＷＡ１は、研磨対象面ＰＳ上の領域ＷＡ２よりも表面ＳＦ２に近い。このため、領域ＷＡ１に伝達された熱の拡散経路（つまり、３次元構造物ＳＴの内部の拡散経路）は、領域ＷＡ２に伝達された熱の拡散経路よりも小さく又は少なくなる。従って、研磨対象面ＰＳ上のある領域部分と表面ＳＦ２との間の距離が短くなるほど、当該領域部分に伝達された熱が拡散されにくくなる。尚、図１９に示す例では、研磨対象面ＰＳ上には、光ＥＬから伝達された熱が相対的に拡散されにくい領域ＷＡ１と、光ＥＬから伝達された熱が相対的に拡散されやすい領域ＷＡ２とが存在しているとも言える。

【0119】

熱が相対的に拡散されにくい領域ＷＡ１では、熱が相対的に拡散されやすい領域ＷＡ２と比較して、熱が相対的に蓄積されやすい。その結果、領域ＷＡ１では、熱が相対的に蓄積されやすい分だけ、領域ＷＡ２よりも熱変形する可能性が高くなる。このため、熱の拡散度合いの違いを考慮することなく一連の研磨処理が研磨対象面ＰＳに対して行われると、熱の拡散度合いの違いに応じて、研磨された３次元構造物ＳＴが意図せず変形してしまう可能性がある。

【0120】

或いは、３次元構造物ＳＴが複数の研磨対象面ＳＴ（例えば、互いに平行な又は非平行な複数の研磨対象面ＰＳ）を備えている場合には、光ＥＬから伝達された熱が相対的に拡散されにくい研磨対象面ＰＳと、光ＥＬから伝達された熱が相対的に拡散されやすい研磨対象面ＰＳとが存在している可能性がある。この場合においても、熱が相対的に拡散されにくい研磨対象面ＰＳでは、熱が相対的に拡散されやすい研磨対象面ＰＳよりも熱変形する可能性が高くなる。このため、この場合においても、熱の拡散度合いの違いに応じて、研磨された３次元構造物ＳＴが意図せず変形してしまう可能性がある。

【0121】

そこで、第３変形例では、制御装置７（言い換えれば、制御装置７の制御下にある造形システム１）は、変形抑制動作を行うことで、研磨動作に起因した（特に、光ＥＬからの熱の拡散度合いの違いに起因した）３次元構造物ＳＴの変形を抑制する。

【0122】

（３－３－２）変形抑制動作
制御装置７は、照射領域ＥＡを介して光ＥＬから研磨対象面ＰＳに伝達される熱量を制御することで、３次元構造物ＳＴの変形を抑制する変形抑制動作を行ってもよい。具体的には、図２０に示すように、制御装置７は、熱が拡散しにくくなるほど光ＥＬから伝達される熱量が少なくなるように、光ＥＬから伝達される熱量を制御してもよい。つまり、制御装置７は、研磨対象面ＰＳ上のある領域部分に伝達された熱が拡散されにくくなるほど、当該領域部分に対して光ＥＬから伝達される熱量が少なくなるように、光ＥＬから伝達される熱量を制御してもよい。例えば、制御装置は、熱が相対的に拡散されにくい領域ＷＡ１に対して光ＥＬから伝達される熱量が、熱が相対的に拡散されやすい領域ＷＡ２に対して光ＥＬから伝達される熱量が少なくなるように、光ＥＬから伝達される熱量を制御してもよい。その結果、熱が相対的に拡散しにくい領域部分に伝達される熱量が、熱が相対的に拡散しやすい領域部分に伝達される熱量よりも少なくなる。ある領域部分に伝達される熱量が少なくなると、当該領域部分が熱変形しにくくなる。このため、熱が相対的に拡散しにくい領域部分が光ＥＬからの熱に起因して変形することが抑制される。その結果、研磨動作に起因した（特に、光ＥＬからの熱の拡散度合いの違いに起因した）３次元構造物ＳＴの変形が抑制される。

【0123】

制御装置７は、光ＥＬから伝達される熱量を制御するために、照射領域ＥＡ上での光ＥＬの強度又はエネルギ（特に、単位面積当たりの強度又はエネルギ）を制御してもよい。具体的には、図２１に示すように、照射領域ＥＡ上での光ＥＬの強度・エネルギが大きくなるほど、光ＥＬから伝達される熱量が多くなる。このため、制御装置７は、照射領域ＥＡ上での光ＥＬの強度を制御することで、光ＥＬから伝達される熱量を制御することができる。つまり、制御装置７は、研磨対象面ＰＳ上での照射領域ＥＡの位置（つまり、研磨対象面ＰＳのうち照射領域ＥＡが設定されている領域部分における熱の拡散度合い）に応じて照射領域ＥＡ上での光ＥＬの強度又はエネルギを制御することで、光ＥＬから伝達される熱量を制御してもよい。この場合、制御装置７は、熱が拡散しにくくなるほど光ＥＬの強度又はエネルギが小さくなるように、光ＥＬの強度又はエネルギを制御してもよい。つまり、制御装置７は、研磨対象面ＰＳ上のある領域部分に伝達された熱が拡散されにくくなるほど、当該領域部分に対して照射される光ＥＬの強度又はエネルギが小さくなるように、光ＥＬの強度又はエネルギを制御してもよい。尚、光ＥＬの強度又はエネルギの制御方法については、研磨動作の際に考慮される光強度条件の説明に付随して既に説明済みであるため、その詳細な説明は省略する。

【0124】

制御装置７は、光ＥＬから伝達される熱量を制御するために、研磨対象面ＰＳに対する照射領域ＥＡの相対的な移動速度（つまり、３次元構造物ＳＴに対する照射領域ＥＡの相対的な移動速度）を制御してもよい。具体的には、研磨対象面ＰＳ上のある領域部分に設定されている照射領域ＥＡの移動速度が速くなるほど、当該領域部分に照射領域ＥＡが設定されている時間が短くなる。言い換えると、研磨対象面ＰＳ上のある領域部分に設定されている照射領域ＥＡの移動速度が速くなるほど、ある領域部分に光ＥＬが照射される時間が短くなる。研磨対象面ＰＳ上のある領域部分に照射領域ＥＡが設定されている時間が短くなるほど、当該領域部分に対して光ＥＬから伝達される熱量が少なくなる。つまり、図２２に示すように、研磨対象面ＰＳ上のある領域部分に設定されている照射領域ＥＡの移動速度が速くなるほど、当該領域部分に対して光ＥＬから伝達される熱量が少なくなる。このため、制御装置７は、照射領域ＥＡの相対的な移動速度を制御することで、光ＥＬから伝達される熱量を制御することができる。つまり、制御装置７は、研磨対象面ＰＳ上での照射領域ＥＡの位置（つまり、研磨対象面ＰＳのうち照射領域ＥＡが設定されている領域部分における熱の拡散度合い）に応じて照射領域ＥＡの相対的な移動速度を制御することで、光ＥＬから伝達される熱量を制御してもよい。この場合、制御装置７は、熱が拡散しにくくなるほど照射領域ＥＡの相対的な移動速度が速くなるように、照射領域ＥＡの相対的な移動速度を制御してもよい。つまり、制御装置７は、研磨対象面ＰＳ上のある領域部分に伝達された熱が拡散されにくくなるほど、当該領域部分に設定される照射領域ＥＡの相対的な移動速度が速くなるように、照射領域ＥＡの相対的な移動速度を制御してもよい。

【0125】

制御装置７は、照射領域ＥＡの移動速度を制御するために、ヘッド駆動系４２及びステージ駆動系４４の少なくとも一方を制御してもよい。つまり、制御装置７は、造形ヘッド４１の移動速度（特に、ＸＹ平面に沿った方向の移動速度）及びステージ４４の移動速度（特に、ＸＹ平面に沿った方向の移動速度）の少なくとも一方を制御することで、研磨対象面ＰＳに対する照射領域ＥＡの相対的な移動速度を制御してもよい。或いは、照射系４１１が光ＥＬを偏向可能な光学部材（例えば、ガルバノスキャナ等）を備えている場合には、制御装置７は、光ＥＬを偏向可能な光学部材を制御することで、研磨対象面ＰＳに対する照射領域ＥＡの相対的な移動速度を制御してもよい。

【0126】

尚、制御装置７は、３次元構造物ＳＴ上での照射領域ＥＡの位置（つまり、研磨対象面ＰＳのうち照射領域ＥＡが設定されている領域部分における熱の拡散度合い）に関わらずに、光ＥＬから伝達される熱量が一定になるように、光ＥＬから伝達される熱量を制御してもよい。特に、３次元構造物ＳＴにおける熱の拡散度合いが均一である場合には、制御装置７は、３次元構造物ＳＴ上での照射領域ＥＡの位置に関わらずに、光ＥＬから伝達される熱量が一定になるように、光ＥＬから伝達される熱量を制御してもよい。つまり、制御装置７は、ある研磨対象面ＰＳの第１の領域に対して光ＥＬから伝達される熱量と、同じ研磨対象面ＰＳの第２の領域に対して光ＥＬから伝達される熱量とが同じになるように、光ＥＬから伝達される熱量と、別の研磨対象面ＰＳに対して光ＥＬから伝達される熱量とが同じになるように、光ＥＬから伝達される熱量を制御してもよい。この場合、例えば、制御装置７は、研磨対象面ＰＳ上での照射領域ＥＡの位置に関わらずに照射領域ＥＡ上での光ＥＬの強度が一定になるように、光ＥＬの強度を制御してもよい。例えば、制御装置７は、研磨対象面ＰＳ上での照射領域ＥＡの位置に関わらずに研磨対象面ＰＳに対する照射領域ＥＡの相対的な移動速度が一定になるように、照射領域ＥＡの相対的な移動速度を制御してもよい。

【0127】

尚、上述の変形抑制動作を、３次元構造物ＳＴの３次元モデルデータを用いて行ってもよい。例えば、３次元構造物ＳＴの３次元モデルデータを用いて熱シミュレーションを行い、熱が拡散しにくくなる領域部分を特定し、当該特定された領域部分に対して光ＥＬから伝達される熱量が少なくなるように、光ＥＬから伝達される熱量を制御してもよい。また、３次元構造物の部分形状ごとの熱の拡散度合いをライブラリ化しておいてもよい。例えば、互いに異なる複数の形状の３次元構造物の部分について、実験或いはシミュレーションにより熱の拡散度合いを求めておき、その形状に関連づけてライブラリとして記憶させておく。そして、研磨対象物としての３次元構造物ＳＴの形状に応じて、当該ライブラリから部分ごとの熱の拡散度合いの情報を読み出し、この情報を用いて、光ＥＬから伝達される熱量を制御してもよい。

【0128】

（３－４）その他の変形例
造形システム１は、上述した光強度条件を満たすように研磨動作を行わなくてもよい。この場合、研磨動作で用いられる光ＥＬの強度が、造形動作で用いられる光ＥＬの強度と同じであってもよいし、大きくてもよい。

【0129】

造形システム１は、上述した照射サイズ条件を満たすように研磨動作を行わなくてもよい。この場合、研磨対象面ＰＳのある領域部分に設定されている照射領域ＥＡのサイズＲ１が、当該領域部分に現れる凹凸のピッチＲ２と同じであってもよいし、大きくてもよい。

【0130】

造形システム１は、上述した光方向条件を満たすように研磨動作を行わなくてもよい。この場合、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳの法線ＮＶと、照射領域ＥＡに向かう光ＥＬの軸線とがなす角度θが、照射領域ＥＡの位置に応じて変化してもよい。照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳの法線ＮＶの方向と、照射領域ＥＡに向かう光ＥＬの軸線の方向とが、揃っていなくてもよい（言い換えれば、一致していなくてもよい）。照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳの法線ＮＶと照射領域ＥＡに向かう光ＥＬの軸線とがなす角度θが小さくなるように、照射系４１１から照射領域ＥＡへ向かう光ＥＬの方向（つまり、軸線の方向）が調整されなくてもよい。

【0131】

造形システム１は、上述した面方向条件を満たすように研磨動作を行わなくてもよい。この場合、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳの法線ＮＶの方向が、照射領域ＥＡの位置に応じて変化してもよい。照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳが、照射領域ＥＡの位置に応じた異なる方向を向いていてもよい。照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳの法線ＮＶの方向が、重力方向（つまり、Ｚ軸方向）に一致していなくてもよい。照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳが、水平面になっていなくてもよい。照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳが鉛直上方（つまり、＋Ｚ側）を向いていなくてもよい。例えば、照射領域ＥＡが設定されている研磨対象面ＰＳが鉛直下方（つまり、－Ｚ側）を向いていなくてもよい。研磨対象面ＰＳが鉛直下方を向いている場合には、光ＥＬの照射によって溶融した造形材料Ｍの自重と表面張力との関係によっては、光ＥＬの照射によって溶融した造形材料Ｍの表面が、平坦な面になる可能性がある。

【0132】

なお、３次元造形物ＳＴの加工動作として研磨動作を行っているが、研磨動作を省略してもよい。また、３次元造形物ＳＴの加工動作として研磨動作を行っているが、研磨動作以外の加工、例えば光ＥＬ又はＥＬａによる除去加工を行ってもよい。

【0133】

上述した説明では、ヘッド駆動系４２は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の夫々に沿って造形ヘッド４１を移動させている。しかしながら、ヘッド駆動系４２は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうちの少なくとも一つに沿って造形ヘッド４１を移動させなくてもよい。ヘッド駆動系４２は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうちの少なくとも一つに加えて又は代えて、θＸ軸、θＹ軸及びθＺ軸の少なくとも一つに沿って造形ヘッド４１を移動させてもよい。

【0134】

上述した説明では、ステージ駆動系４４は、θＹ軸及びθＺ軸の夫々に沿ってステージ４３を移動させている。しかしながら、ステージ駆動系４４は、θＹ軸及びθＺ軸の少なくとも一方に沿ってステージ４３を移動させなくてもよい。ステージ駆動系４４は、θＹ軸及びθＺ軸のうちの少なくとも一つに加えて又は代えて、θＸ軸、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の少なくとも一つに沿ってステージ４３を移動させてもよい。

【0135】

上述した説明では、造形装置４は、造形材料Ｍに光ＥＬを照射することで、造形材料Ｍを溶融させている。しかしながら、造形装置４は、任意のエネルギビームを造形材料Ｍに照射することで、造形材料Ｍを溶融させてもよい。この場合、造形装置４は、照射系４１１に加えて又は代えて、任意のエネルギビームを照射可能なビーム照射装置を備えていてもよい。任意のエネルギビームは、限定されないが、電子ビーム、イオンビーム等の荷電粒子ビーム又は電磁波を含む。また、造形装置４は、熱を造形材料Ｍに伝達することで、造形材料Ｍを溶融させてもよい。この場合、造形装置４は、照射系４１１に加えて又は代えて、造形材料Ｍに高温の気体（一例として火炎）を加えて造形材料Ｍを溶融させてもよい。

【0136】

上述した説明では、造形システム１は、レーザ肉盛溶接法により造形物を形成可能である。しかしながら、造形システム１は、造形材料Ｍから構造層ＳＬを形成する動作を繰り返して複数の構造層ＳＬを積層させることで３次元構造物ＳＴを形成可能なその他の方式により造形材料Ｍから３次元構造物ＳＴを形成してもよい。その他の方式として、例えば、粉末焼結積層造形法（ＳＬＳ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｌａｓｅｒ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）等の粉末床溶融結合法（Ｐｏｗｄｅｒ Ｂｅｄ Ｆｕｓｉｏｎ）、結合材噴射法（Ｂｉｎｄｅｒ Ｊｅｔｔｉｎｇ）又は、レーザメタルフュージョン法（ＬＭＦ：Ｌａｓｅｒ Ｍｅｔａｌ Ｆｕｓｉｏｎ）があげられる。

【0137】

上述の各実施形態の構成要件の少なくとも一部は、上述の各実施形態の構成要件の少なくとも他の一部と適宜組み合わせることができる。上述の各実施形態の構成要件のうちの一部が用いられなくてもよい。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態で引用した全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

【0138】

本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う処理装置、処理方法、加工方法、造形装置、造形方法、コンピュータプログラム、及び、記録媒体もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0139】

１ 造形システム
３ 材料供給装置
４ 造形装置
４１ 造形ヘッド
４１１ 照射系
４１２ 材料ノズル
４２ ヘッド駆動系
４３ ステージ
４４ ステージ駆動系
５ 光源
Ｗ ワーク
Ｍ 造形材料
ＳＬ 構造層
ＳＴ ３次元構造物
ＣＳ 造形面
ＰＳ 研磨対象面
ＥＡ 照射領域
ＭＡ 供給領域
ＭＰ 溶融池

【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】