WO2004076102A1 - 三次元形状造形物の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

　ステージ上に形成された粉末層１０の所定領域に光ビームを照射して該所定領域の粉末を焼結する光ビーム照射手段３と、ステージ上及び既に焼結された焼結層上に粉末層を供給する粉末供給手段２とを設け、光ビーム照射手段３はその光ビームの照射範囲の直上位置からずれた位置に配されて粉末層１０に斜め方向から光ビームを照射するようにした。光ビームを粉末層に照射して加熱することで発生するヒュームは、上昇して直上位置に向かうことから、この直上位置を避けたところから光ビームの照射を行うことで、光ビームの照射手段のヒュームによる曇りを低減するようにした。

Description

三次元形状造形物の製造装置及び製造方法 技術分野

本発明は、 無機質ある V、は有機質の粉末からなる粉末層に光ビームを照射して 焼結層を形成するとともに、 この焼結層を積層することで所望の三次元形状 物を製造する三次元形状造形物明の製造装置及ぴ製造方法に関するものである。 背景技術

細 1

ステージ上に形成した粉末層に光ビーム (指向性エネルギービーム、 例えばレ 一ザ） を照射して焼結層を形成し、 この焼結層の上に新たな粉末層を形成して光 ビームを照射することで焼結層を形成するということを繰り返して焼結層を積層 することで三次元形状造形物を製造することは、 特表平 1— 5 0 2 8 9 0号公報 などにおいて知られている。

このものでは、 所定雰囲気下に保たれるチャンバ一内に設けたステージに粉末 を供給して粉末層を形成する粉末供給手段を配置し、 チヤンバ一外に配した光ビ ーム照射手段からチャンバ一におけるステージの直上部分に設けられた光透過性 の窓（レンズで形成されたものを含む） を通じて粉末層に対する光ビームの照射 を行っている。

ところで、 粉末に高エネルギー光ビームを照射して粉末を焼結 （いったん溶融 させた後に凝固させる場合を含む） する際、 ヒューム （粉末が金属粉末であれば 金属蒸気など） が発生する。 このヒュームは上昇して直上位置にある上記窓に付 着したり焼き付いたりして窓を曇らせて光ビームの透過率を低下させてしまうた めに、 焼結が安定しないとか焼結部分の密度を高くすることができなくて三次元 形状造形物の強度が低下してしまうといった問題を招く。 また、 飛散して浮遊し ている粉末や窓に付着した粉末によっても光ビームの透過率の低下を招く。 このほか、 焼結が完了して得られた三次元形状造形物は、 チヤンバーから取り 出さなくてはならないが、 特表平 1一 5 0 2 8 9 0号公報に示されたものでは取 り出し機構について考慮されておらず、 人力で取り出しているのが現状である。 し力、し、 製造する造形物が例えば 5 0 O mm X 5 0 O mm 1 0 O mmという ようなサイズのものであり、 これを比重 6〜 8程度の金属粉末で製造した場合、 得られた造形物はその重さが 1 5 0〜 2 0 0 k gとなり、 到底人力で取り出すこ とはできないことから、 クレーンを利用することになる。 し力 し、 チャンバ一に おけるステージ上方に光ビーム照射手段が位置している上記のものでは、 クレー ンによる造形物取り出し時に光ビーム照射手段を移動させなくてはならず、 この 場合、 光軸の位置決め再現性が失われてしまうことから、 加工精度が極端に低下 してしまったり、 造形加工の度に調整作業が必要となってしまう。

特表 2 0 0 2 - 5 2 7 6 1 3号公報に示されているように、 ステージ側を移動 させることができるようにしたものでは、 光ビーム照射手段とクレーンの干渉と を避けることができるが、 この場合には、 移動自在なステージに粉末が嚙み込ん で傾いたりする虞があって、 ステージの位置決め再現性を確保することが困難と なるとともに、 機構上、 非常に複雑となってしまう。

本発明は、 従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、 その主たる目的とするところはヒユームゃ飛散した粉末による影響をなくすこと ができる三次元形状造形物の製造装置及ぴ製造方法を提供するにあり、 また他の 目的とするところは製造した造形物をチャンバ一から取り出すことを容易に行う ことができる三次元形状造形物の製造装置及び製造方法を提供するにある。 発明の開示

上記目的を達成するため、 本発明は、 ステージ上に形成された粉末層の所定領 域に光ビームを照射して所定領域の粉末を焼結する光ビーム照射手段と、 ステー ジ上及び既に焼結された焼結層上に粉末層を供給する粉末供給手段とを備え、 光 ビーム照射手段はその光ビームの照射範囲の直上位置からずれた位置に配されて 粉末層に斜め方向から光ビームを照射するものであることを特徴とする。

この構成によれば、 光ビームを粉末層に照射して加熱することで発生するヒュ ームは、 上昇して直上位置に向かうが、 この直上位置を避けたところから光ビー ムの照射を行うことで、 光ビームの照射手段 （チャンバ一で区画されている場合 は光ビームを透過させるためにチャンバ一に設けた窓） のヒュームによる曇りが 低減する。 光ビーム照射手段は照射面での光ビームスポット形状を略円形のものとするビ ーム形状補正手段を備えていることが好ましい。 斜め方向からの照射であるにも かかわらず、 粉末層には円形スポット状の光ビームを照射することができ、 安定 した焼結を行うことができる。

光ビーム照射手段の光ビーム出射部とこの光ビーム照射手段が出力する光ビー ムの照射範囲との間に、 光透過性で且つ光ビーム照射による焼結部から発生する ヒユームの通過を遮るヒユーム遮断手段を配置するようにしておけば、 より確実 に光透過率の低下を防止することができる。

また、 光ビームの照射範囲の直上位置にヒュームを捕捉する捕捉手段を設けて おけば、 ヒユームによる光透過率の低下をさらに碓実に防止することができる。 さらに、 ステージ及び粉末供給手段が内部に配されているチャンバ一における 光ビームの照射範囲の直上位置に、 焼結形成された三次元形状造形物の取り出し 用で且つ開閉自在な蓋で閉じられた開口部を設けて、 焼結完了後、 ステージ上の 未固化粉末の除去を行い、 この後、 開口部を開いて焼結作成された三次元形状造 形物をチャンバ一内から取り出すことで、 光ビーム照射手段との干渉を招くこと なく、 造形物のクレーンなどによる取り出しを行うことができるとともに、 粉末 がチャンバ一外に飛散してしまうことを防ぐことができる。

また、 焼結完了後、 チャンバ一内雰囲気の清浄処理並びに雰囲気ガスと空気と の置換処理を行いつつ、 チャンバ一内の残留ヒューム量の測定及ぴチヤンバー内 の酸素濃度の測定を行い、 残留ヒユーム量及び酸素濃度が夫々所定値を下回った 時点で開口部を開いて三次元形状造形物の取り出しを行うことで、 外部環境の汚 れを防止することができる。

図面の簡単な説明

図 1は、 本発明にかかる三次元形状造形物の製造装置の部分断面斜視図である。 図 2は、 図 1の製造装置の動作説明図である。

図 3は、 図 1の製造装置の制御方法を示すフ口一チヤ一トである。

図 4は、 光ビームの照射経路をィ乍成するためのプロック図である。

図 5は、 図 1の製造装置においてヒュームの発生状況を説明するための縦断面 図である。 図 6は、 図 1の製造装置に設けられたビーム形状補正手段の斜視図である。 図 7 A〜図 7 Dは、 ビーム形状補正手段によるビーム形状補正の説明図である。 図 8 Aは、 本発明にかかる製造装置の変形例を示す'概略縦断面図である。

図 8 Bは、 本 明にかかる製造装置の別の変形例を示す概略縦断面図である。 図 9は、 本発明にかかる製造装置の別の変形例を示す概略縦断面図である。 図 1 0は、 本発明にかかる製造装置のチャンバ一天井部の開閉構造を示す概略 縦断面図である。

図 1 1 Aは、 チャンバ一天井部の別の開閉構造を示す概略縦断面図である。 図 1 1 Bは、 チャンパ一天井部のさらに別の開閉構造を示す概略縦断面図であ る。

図 1 2は、 本発明にかかる製造装置においてヒューム捕捉手段を開口部からず らした場合の概略縦断面図である。

図 1 3は、 本発明にかかる製造装置の変形例を示す概略縦断面図である。

図 1 4 A及び図 1 4 Bは、 本発明にかかる製造装置の別の変形例を示す概略縦 断面図である。

図 1 5は、 本発明にかかる製造装置のさらに別の変形例を示す概略縦断面図で ある。

図 1 6 Aは、 本宪明にかかる製造装置において造形物に吊りボルト用ねじ穴を 設ける場合の概略縦断面図である。

図 1 6 Bは、 本宪明にかかる製造装置においてステージと造形物との間のプレ ートに吊りポルト用ねじ穴を設ける場合の概略縦断面図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施の形態について、 図面を参照しながら説明する。

図 1は本発明にかかる三次元形状造形物の製造装置を示しており、粉末層形成 手段 2と、 光ビーム照射手段 3と、 粉末層形成手段 2を内部に収納したチヤンバ 一 5とを備えている。 粉末層形成手段 2は、 外周が囲まれた空間内をシリンダー 駆動で上下に昇降するステージ 2 0上に粉末タンク 2 3内の金属粉末をスキージ ング用ブレード 2 1で供給するとともに均すことで所定厚み厶 t 1の粉末層 1 0 をステージ 2 0上に形成するものとして構成されている。 光ビーム照射手段 3は、 レーザ宪振器 3 0から出力されたレーザをガルバノミ ラー 3 1等のスキャン光学系を介して粉末層 1 0に照射するものであり、 チャン バー 5外に配設されていて、 光ビーム照射手段 3から出射された光ビームはチヤ ンバー 5に設けられた光透過性の窓 5 0を通じて粉末層に照射される。 また、 ス キヤン光学系の前段には、 後述するように照射面である粉末層 1 0には略円形の スポットビームを照射するためのビーム形状補正手段 3 5が配設されている。 なお、 窓 5 0はレーザ光を通過させる材質のものを用いている。 レーザ発振器 3 0が炭酸ガスレーザである場合、 Z n S e製の平板等を用いることができる。 レンズ （例えば F Θレンズ） として形成されたものであってもよレヽ。

このものにおける三次元形状造形物の製造は、 図 2に示すように、 ステージ 2 0上面の造形用ベース 2 2表面に粉末タンク 2 3から溢れさせた粉末をブレード 2 1で供給すると同時にブレード 2 1で均すことで第 1層目の粉末層 1 0を形成 し、 この粉末層 1 0の硬化させたい箇所に光ビーム （レーザ） Lを照射して粉末 を焼結させてベース 2 2と一体化した焼結層 1 1を形成する。 この後、 ステージ 2 0を所定の高さだけ下げて再度粉末を供給してプレード 2 1で均すことで第 1 層目の 、末層 1 0と焼結層 1 1の上に第 2層目の粉末層 1 0を形成し、 この第 2 層目の粉末層 1 0の硬化させたい箇所に光ビーム Lを照射して粉末を焼結させて 下層の焼結層 1 1と一体化した焼結層 1 1を形成する。 粉末には、 例えば平均粒 径 3 0 μ πιの鉄粉を用いることができるが、 これに限るものではない。

図 1及び図 3を参照して、 本発明にかかる三次元形状造形物の製造装置の制御 方法を簡単に説明する。

粉末層形成手段 2と光ビーム照射手段 3は共に制御装置 4に電気的に接続され ており、 制御装置 4は粉末層形成手段 2に対しては、 粉末タンク 2 3内の金属粉 末をステージ 2 0上に供給するための制御と、 供給された金属粉末をブレード 2 1で均すための制御を行う。 一方、 制御装置 4は光ビーム照射手段 3に対しては、 レーザを粉末層 1 0に照射するに際しレーザ発振器 3 0を O N/O F F制御 （発 振制御） し、 略円形のスポットビームを粉末層 1 0に照射するためにビーム形状 捕正手段 3 5を集光径制御し、 粉末層 1 0の所定の位置にレーザを照射するため にスキャン光学系に対しレーザ照射位置制御 （偏向制御） を行うようにしている。 さらに詳述すると、 制御装置 4は、 予め入力された光ビームの照射経路に基づ き、 まず照射座標を決定する。 次に、 ガルバノミラー 3 1の偏向角度 （ミラー角 度） を計算するとともにビーム形状補正手段 3 5を構成する例えばシリンドリカ ルレンズの回転角度及び位置を計算した後、 計算結果に基づき、 レーザ発振器 3 0に対し O N/O F F制御を行い、 ガルバノミラー 3 1の偏向制御を行い、 シリ ンドリカルレンズの角度及び位置制御を行う。

図 4に示すように、 光ビームの照射経路は、 予め三次元 C ADデータから作成 しておくことができる。 例えば、 三次元 C ADモデルから生成した S T Lデータ を等ピッチ （A t lを 0 . 0 5 mmとした場合、 0 . 0 5 mmピッチ） でスライ スした各断面の輪郭形状データを作成するとともに、 このデータに照射経路生成 処理を行って照射経路データを生成し、 輪郭形状データとともに造形装置に入力 すればよい。

この製造装置は、 ステージ 2 0を下降させて新たな粉末層 1 0を形成し、 光ビ ームを照射して所要箇所を焼結層 1 1とする工程を繰り返すことで、 焼結層の積 層物として目的とする三次元形状造形物を製造するものであり、 光ビームとして は炭酸ガスレーザを好適に用いることができ、 粉末層 1 0の厚み Δ t 1としては、 得られた三次元形状造形物を成形用金型などに利用する場合、 0 . 0 5 mm程度 とするのが好ましい。

なお、 粉末に光ビームを照射して焼結させる場合、 上述したようにヒューム 6 が発生する。 図 5に示すように、 このヒューム 6は立ち上るようにして光ビーム の照射範囲 Aの直上位置に達すること力ら、 ここではチヤンバー 5における窓 5 0を上記直上位置から横にずらした位置に配置して、 粉末層 1 0に対する光ビー ムの照射が斜め方向から行われるようにしている。 つまり、 窓 5 0の位置を照射 範囲 Aの直上位置から外すことによってヒューム 6が窓 5 0の内面に付着したり 焼き付いたりする虡を低減しているものである。 なお、 窓 5 0と照射範囲 Aとは 重なることがないようにしておくのが好ましいが、 一部重なったとしても、 窓 5 0における重なったところを光ビーム Lが通過しないのであれば、 問題となるこ とはない。

ところで、 光ビームが粉末層 1 0に常に斜め上方から照射されるということは、 粉末層 1 0に当たる光ビームスポットが円形とならずに楕円形となってしまうも のであり、 しかも窓 5 0からの距離によって形状も変わってしまう。 したがって、 ここでは光ビーム照射手段 3におけるガルバノミラー 3 1等で構成されたスキヤ ン光学系の前段に、 ビーム形状捕正手段 3 5を配して、 照射面である粉末層 1 0 には略円形のスポットビームが照射されるようにしている。

図 6はこのビーム形状捕正手段 3 5の一例を示しており、 一対のシリンドリカ ノレレンズ 3 6 , 3 7と、 シリンドリカルレンズ 3 6 , 3 7を光ビームの軸線回り に回転させる回転駆動機構 （図示せず） とで構成されている。 なお、 一対のシリ ンドリカルレンズ 3 6 , 3 7を光ビームの軸線方向に並べて配置する場合、 いず れか一方もしくは両方のレンズ 3 6、 3 7を回転させることができるようにして おくと同時に、 光ビームの光軸方向に個別に移動させて互いの間隔を変更できる ようにしている。

シリンドリカノレレンズ 3 6， 3 7であるレンズ系に光ビームを通過させる時、 図 6に示すように、 両レンズ 3 6， 3 7の円弧凸面 gの軸方向が直交している状 態では、 図 7 Aに示すように、 通常の断面円形状の光ビーム Lが得られる。 そし て、 レンズ 3 6， 3 7の間隔を調整することによって、 ビーム径を拡大縮小させ ることができる。 また、 レンズ 3 6とレンズ 3 7の円弧凸面 gの軸方向が互いに 平行でいずれも垂直方向を向いていれば、 図 7 Bに示すように長軸が垂直方向を 向いた断面楕円形状の光ビーム Lを得ることができ、 レンズ 3 6 , 3 7の円弧凸 面 gの軸方向が平行で、 水平あるいは斜めを向いていれば、 図 7 Cあるいは図 7 Dに示すように、 長軸がそれぞれの方向を向いた断面楕円形状の光ビーム Lを得 ることができる。 さらに、 レンズ 3 6， 3 7の円弧凸面 gの軸方向を平行状態と 直交状態の間で一定の角度で交差する状態にすれば、 断面楕円形状の長軸と短軸 の比率を任意に調整することができる。

そして、 粉末層 1 0の表面である照射面に至った時に略円形のスポットビーム となるような楕円形の断面の光ビーム Lがビーム形状補正手段 3 5から出射され るようにしておくことで、 斜め方向から光ビーム Lを照射するにもかかわらず、 照射面にはほぼ円形のスポットビームを当てることができる。 特に光ビームしの 照射位置によって変わる照射角度に応じて光ビームの断面形状を補正していくこ とで、 照射面には常に円形のスポットビームを当てることができる。

ここでは、 光ビーム形状補正手段 3 5として 2つのシリンドリカルレンズ 3 6， 3 7を用いたものを示したが、 シリンドリカルレンズを一つだけ使用して円形の スポットビームを長軸が特定方向に向いた楕円形のスポットビームに変更するよ うにしてもよい。 この場合、 楕円形のスポットビームを斜めに照射することで、 光ビーム照射範囲 Aにおいては、 粉末層 1 0に対し円形あるいは略円形のスポッ トビームが照射される。

図 8 A及ぴ図 8 Bに他例を示す。 これはチャンバ一 5における光ビーム Lを透 過させる窓 5 0を光ビーム Lの照射範囲の直上位置からずらしただけではヒユー ム 6が窓 5 0に付着することを完全に防ぐことができないことに鑑み、 光透過性 で且つヒユーム 6の通過を遮るヒユーム遮断手段でチヤンバー 5内を二分し、 そ の一方にステージ 2 0を配置し、 他方に光ビーム Lの最終出射部となる窓 5 0を 配置したものである。

ここにおけるヒューム遮断手段としては、 図 8 Aに示すような垂直に延びる透 明板 6 0であってもよいが、 図 8 Bに示すように、 ガスカーテン 6 1を好適に用 いることができ、 特にチヤンバー 5内を非酸化雰囲気とするためにチヤンバー 5 內に供給する窒素ガスのような雰囲気ガスによりガスカーテン 6 1を構成すると、 雰囲気を保ちつつヒュームが窓 5 0側に達してしまわないようにすることを容易 に実現することができる。

図 9に別の例を示す。 これは光ビーム Lの照射範囲の直上位置にヒューム捕捉 手段 7を配置したものである。 図示例におけるヒューム捕捉手段 7は、 エアボン プ 7 0とフィルター 7 1とで構成され、 上記直上位置に開口する吸い込み口から チャンバ一 5内の雰囲気ガスを吸引してフィルター 7 1に通すことでヒューム 6 や飛散した粉末を捕捉する。 なお、 吸引した雰囲気ガスはチャンパ一 5内に環流 させているが、 この時、 ガスカーテン 6 1を設けておくと、 ヒューム 6による光 透過率の低下をきわめて確実に且つ合理的に防止することができる。

フィルター 7 1としてはヒューム 6や粉末の捕捉に有効であればどのようなも のであってもよく、 ラビリンス型、 サイクロン型のものを用いてもよい。 粉末が 磁性体材料である場合は磁石を用いてもよい。 図 1 0はチャンバ一 5における光ビーム Lの照射範囲の直上の天井部に蓋 5 1 によって開閉される開口部 5 2を設けたものを示している。 この開口部 5 2は製 造した造形物のクレーン 8による取り出しのために設けたものであるが、 チャン バー 5内は焼結時、 不活 'I生ガスを充填しておくことから、 パッキン等を用いて蓋 5 1を閉めた時にチヤンバー 5が密閉されるようにしておく。

蓋 5 1の開閉構造は図 1 0に示すヒンジによる回転式のもののほか、 図 1 1 A に示すように、 フォールデイングタイプの蓋 5 1を用いたり、 図 1 1 Bに示すよ うに、 スライド式の蓋 5 1を用いたりしてもよく、 蓋 5 1の開閉構造は図示例に 限定されるものではない。

また、 図 1 2に示すように、 ヒューム捕捉手段 7を併用する場合は、 ヒューム 捕捉手段 7もスライド移動などで上記直上位置から退去させることができるよう にしておいたり、 蓋 5 1にヒユーム捕捉手段 7を設けて、 開口部 5 2を通じた造 形物の取り出しを妨げることがないようにしておく。

焼結が完了した時点では、 ステージ 2 0上には造形物のほかに、 固化されなか つた粉末が残っていることから、 図 1 3に示すように、 吸引ノズル 5 5を用いて 未固化の粉末を吸引してストッカー 5 6に溜めたり、 あるいは、 図 1 4 Aに示す ようにステージ 2 0を上昇させた状態で、 図 1 4 Bに示すようにステージ 2 0を 回転させることで粉末をステージ 2 0上から吹き飛ばすことで、 ステージ 2 0上 力 ら粉末の除去が完了した時点で蓋 5 1が開かれるようにしておくことが好まし レ、。 なお、 図 1 4 B中の 9 1はステージ 2 0の回転駆動用のモータ、 9 2はギア である。

また、 チャンパ一 5内には前述のように不活性ガスが充填されたりヒュームが 残存していたりすることから、 図 1 5に示すように、 真空ポンプ 8 1によるチヤ ンバー 5内雰囲気ガスの吸引とコンプレッサ 8 2によるチヤンバー 5内への空気 供給とによるチヤンバー 5内の雰囲気の淸浄処理並びに雰囲気ガスと空気との置 換処理を行いつつ、 パーティクルカウンター 8 5によるチヤンバー内の残留ヒュ ―ム量や塵の測定と、 酸素濃度センサ 8 7によるチヤンバー 5内の酸素濃度の測 定とを行い、 残留ヒューム量及び酸素濃度が夫々所定値を下回った時点で蓋 5 1 を開いて開口部 5 2からの三次元形状造形物の取り出しを行うようにしておくこ とが好ましい。 図中 8 3は不活性ガス （窒素ガス） をチャンバ一 5内に送り込む ためのポンプ、 Cは該製造装置の動作を制御する制御装置であり、 パーティクル カウンター 8 5や酸素濃度センサ 8 7が接続された制御装置 Cは、 粉末層形成手 段 2と光ビーム照射手段 3のほか、 ポンプ 8 1 , 8 3及ぴコンプレッサ 8 2とチ ャンバー 5との間に配されたバルブ 8 6の開閉や、 蓋 5 1の開閉も制御する。 ところで、 クレーン 8による造形物の取り出しを容易にするために、 図 1 6 A に示すように吊りボルト用ねじ穴の下穴 8 8を造形物に焼結時に形成しておいた り、 図 1 6 Bに示すようにステージ 2 0と三次元形状造形物との間に介在させた プレート 2 9に吊りポルト用ねじ穴の下穴 8 8を設けておくとよい。 この場合、 造形物あるいはプレート 2 9の所定の位置に複数の下穴 8 8をまず形成し、 造形 完了時に粉末を除去した後、 タップ力卩ェを行うと、 例えばアイボルトをタップ穴 に取り付けてワイヤ口一プ等を介してクレーンで吊り上げることができる。

なお、 上記実施の形態は、 所定数の焼結層 1 1を形成する毎にそれまでに造形 した造形物の表面を切削するための加工手段を持たない三次元形状造形物の製造 装置を例にとり説明したが、 本宪明は加工手段を備えた製造装置にも適用できる。 加工手段は、 例えば粉末層形成手段 2のベース部に XY駆動機構を介して取り 付けられたミーリングヘッド等により構成することができる。 この場合、 焼結層 1 1の全厚みが例えばミーリングへッドの工具長さなどから求めた所要の値にな れば、 V、つたん加工手段を作動させてそれまでに造形した造形物の表面を切削す ることで、 造形物表面に付着した粉末による低密度表面層を除去するとともに、 その内側の密度が高い部分まで削り込むことで、 造形物表面に密度が高い部分を 全面的に露出させることができる。 加工手段の工具が直径 1 mm、 有効刃長 （首 下長さ） 3 mmで深さ 3 mmの切削加工が可能であり、 粉末層 1 0の厚みが 0 . 0 5 mmであれば、 例えば 6 0層の焼結層 1 1を積層した時点で、 加工手段を作 動させればよい。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . ステージ上に形成された粉末層の所定領域に光ビームを照射して該所定領域 の粉末を焼結する光ビーム照射手段と、 ステージ上及び既に焼結された焼結層上 に粉末層を供給する粉末供給手段とを備え、 光ビーム照射手段はその光ビームの 照射範囲の直上位置からずれた位置に配されて粉末層に斜め方向から光ビームを 照射するものであることを特徴とする三次元形状造形物の製造装置。

2. 光ビーム照射 ·手段は照射面での光ビームスポット形状を略円形のものとする ビーム形状補正手段を備えていることを特徴とする請求項 1記載の三次元形状造 形物の製造装置。

3 . 光ビーム照射手段の光ビーム出射部とこの光ビーム照射手段が出力する光ビ ームの照射範囲との間に、 光透過性で且つ光ビーム照射による焼結部から発生す るヒユームの通過を遮るヒユーム遮断手段を配していることを特徴とする請求項 1または請求項 2記載の三次元形状造形物の製造装置。

4 . 光ビームの照射範囲の直上位置にヒュームを捕捉する捕捉手段を備えている ことを特徴とする請求項 3記載の三次元形状造形物の製造装置。

5 . ステージ及び粉末供給手段が内部に配されているチャンバ一における光ビー ムの照射範囲の直上位置には、 焼結形成された三次元形状造形物の取り出し用で 且つ開閉自在な蓋で閉じられた開口部を備えていることを特徴とする請求項 3記 載の三次元形状造形物の製造装置。

6 . チヤンバー内雰囲気の清浄処理並びに雰囲気ガスと空気との置換処理を行う 空気供給装置と、 チャンバ一内の酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段と、 チヤ ンバー内の残留ヒユーム量を測定する残留ヒユーム測定手段と、 前記空気供給装 置と酸素濃度測定手段と残留ヒユーム測定手段とを制御する制御装置とを備える ことを特徴とする請求項 5記載の三次元形状造形物の製造装置。

7. 粉末層の所定箇所に光ビームを照射して焼結することで形成した焼結層の表 面に新たな粉末層を積層し、 この新たな粉末層の所定箇所に光ビームを照射して 焼結することで下層の焼結層と一体となつた新たな焼結層を形成することを繰り 返して三次元形状造形物を製造するにあたり、 光ビームをその照射範囲の直上位 置からずれた斜め方向から照射して焼結を行うことを特徴とする三次元形状造形 物の製造方法。