JP2020066784A - ３次元積層造形装置、３次元積層造形装置の制御方法および３次元積層造形装置の制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】光造形により金属積層造形物を造形すること。【解決手段】３次元造形装置であって、金属積層造形物の造形を行う場所としての造形ステージと、造形ステージを移動させる移動部と、造形ステージの表面に層状に金属粉体を供給する供給部と、造形ステージの表面において層状に供給された粉体のうち、所定位置の粉体に対してレーザ光を照射する光照射部と、を備えた。光照射部は、レーザ光を照射するレーザダイオードと、レーザ光を反射させて、造形ステージの表面において層状に供給された金属粉体のうち、所定位置の金属粉体に対して照射するための電気機械式ミラーと、を含み、供給部は、粒径５０μｍ以下の金属粉体を供給し、移動部は、１層分として、前記粒径に応じて、光照射部から離す方向にステージを移動させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、３次元積層造形装置、３次元積層造形装置の制御方法および３次元積層造形装置の制御プログラムに関する。

上記技術分野において、特許文献１には、金属粉末に荷電粒子ビームを照射する３次元積層造形装置が開示されている。

特開２０１５−１９３８６６号公報

しかしながら、上記文献に記載の技術では、光造形により金属積層造形物を造形することができなかった。

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る３次元積層造形装置は、
金属積層造形物の造形を行う場所としての造形ステージと、
前記造形ステージを移動させる移動部と、
前記造形ステージの表面に層状に金属粉体を供給する供給部と、
前記造形ステージの表面において層状に供給された金属粉体のうち、所定位置の粉体に対してレーザ光を照射する光照射部と、
を備えた３次元積層造形装置であって、
光照射部は、
前記レーザ光を照射するレーザダイオードと、
前記レーザ光を反射させて、前記造形ステージの表面において層状に供給された金属粉体のうち、所定位置の金属粉体に対して照射するための電気機械式ミラーと、
を含み、
前記供給部は、粒径５０μｍ以下の金属粉体を供給し、
前記移動部は、１層分として、前記粒径に応じて、前記光照射部から離す方向に前記造形ステージを移動させる。

上記目的を達成するため、本発明に係る３次元積層造形装置の制御方法は、
金属積層造形物の造形を行う場所としての造形ステージと、
前記造形ステージを移動させる移動部と、
前記造形ステージの表面に層状に金属粉体を供給する供給部と、
前記造形ステージの表面において層状に供給された金属粉体のうち、所定位置の粉体に対してレーザ光を照射する光照射部と、
を備えた３次元積層造形装置であって、
光照射部は、
前記レーザ光を照射するレーザダイオードと、
前記レーザ光を反射させて、前記造形ステージの表面において層状に供給された金属粉体のうち、所定位置の金属粉体に対して照射するための電気機械式ミラーと、
を含み、
前記供給部が、粒径５０μｍ以下の金属粉体を供給するステップと、
前記移動部により、１層分として、前記粒径に応じて、前記光照射部から離す方向に前記造形ステージを移動させるステップと、
を含む。

上記目的を達成するため、本発明に係る３次元積層造形装置の制御プログラムは、
金属積層造形物の造形を行う場所としての造形ステージと、
前記造形ステージを移動させる移動部と、
前記造形ステージの表面に層状に金属粉体を供給する供給部と、
前記造形ステージの表面において層状に供給された金属粉体のうち、所定位置の粉体に対してレーザ光を照射する光照射部と、
を備えた３次元積層造形装置であって、
光照射部は、
前記レーザ光を照射するレーザダイオードと、
前記レーザ光を反射させて、前記造形ステージの表面において層状に供給された金属粉体のうち、所定位置の金属粉体に対して照射するための電気機械式ミラーと、
を含み、
前記供給部が、粒径５０μｍ以下の金属粉体を供給するステップと、
前記移動部により、１層分として、前記粒径に応じて、前記光照射部から離す方向に前記造形ステージを移動させるステップと、
をコンピュータに実行させる。

本発明によれば、光造形により金属積層造形物を造形することができる。

本発明の第１実施形態に係る３次元積層造形装置の構成を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形装置の構成を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形装置の光照射部の構成の一例を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形装置の備える造形テーブルの一例を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形装置の動作手順を説明するフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る３次元積層造形装置を説明する概略正面図である。 本発明の第３実施形態に係る３次元積層造形装置を説明する概略正面図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して、例示的に詳しく説明記載する。ただし、以下の実施の形態に記載されている、構成、数値、処理の流れ、機能要素などは一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としての３次元積層造形装置１００について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る３次元積層造形装置の構成を説明するための図である。３次元積層造形装置１００は、光造形により金属積層造形物を造形する装置である。図１に示すように、３次元積層造形装置１００は、造形ステージ１０１、移動部１０２、供給部１０３および光照射部１０４を含む。

造形ステージ１０１は、金属積層造形物の造形を行う場所である。移動部１０２は、造形ステージ１０１を移動させる。供給部１０３は、造形ステージ１０１の表面に層状に金属粉体を供給する。光照射部１０４は、造形ステージ１０１の表面において層状に供給された粉体のうち、所定位置の粉体に対して照射する。光照射部１０４は、レーザ光を照射するレーザダイオードと、レーザ光を反射させて、造形ステージ１０１の表面において層状に供給された金属粉体のうち、所定位置の金属粉体に対して照射するための電気機械式ミラーと、を含む。供給部１０３は、粒径５０μｍ以下の金属粉体を供給する。移動部１０２は、１層分として、粒径に応じて、光照射部１０４から離す方向に造形ステージ１０１を移動させる。

本実施形態によれば、光造形により金属積層造形物を造形することができる。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形装置について、図２乃至図６を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る３次元積層造形装置の構成を説明するための図である。３次元積層造形装置２００は、供給部２０１、光照射部２０２、造形タンク２０３、造形ステージ２０５、駆動部２０６、載置台２０７および制御部２０８を有する。なお、金属積層造形物２１０は、金属粉体２１４から造形される３次元造形物である。

供給部２０１は、金属積層造形物２１０を造形するための金属粉体２１４を落下させて造形タンク２０３に供給するものであり、ディスペンサとも呼ばれる。供給部２０１は、粉体貯蔵部２１１とノズル２１２とを含む。粉体貯蔵部２１１は、金属積層造形物２１０を造形するための金属粉体２１４を一時的に貯蔵するものであり、ホッパとも呼ばれる。粉体貯蔵部２１１に貯蔵される金属粉体２１４は、銅、ニッケル、コバルト、モリブデン、チタン、アルミニウムおよびステンレスの少なくとも１つを含むが、これらには限定されない。また、金属粉体２１４の粒径は、５０μｍ以下であるが、好ましくは、２．０μｍ以下である。

そして、粉体貯蔵部２１１に貯蔵された金属粉体２１４は、供給部２０１の先端のノズル２１２から供給される。ノズル２１２から放出された金属粉体２１４は、自由落下（重力）により造形タンク２０３に到達する。すなわち、供給部２０１は、金属粉体２１４を落下させることにより、造形タンク２０３内に供給する。なお、供給部２０１から供給される金属粉体２１４に対して、空気圧などで勢いを付けて金属粉体２１４を放出してもよい。このようにして、供給部２０１は、金属粉体２１４をリコートする。

そして、供給量センサ２１３は、造形タンク２０３内に供給された金属粉体２１４の量を検知する。供給量センサ２１３は、例えば、超音波センサや赤外線センサなどである。例えば、造形タンク２０３内に供給された金属粉体２１４が、供給量センサ２１３が取り付けられた位置（高さ）まで到達すると、供給量センサ２１３金属粉体２１４を検知するので、金属粉体２１４が所定の量に達したことを検知できる。供給量センサ２１３は、供給部２０１のノズル２１２の先端の近くに配置されている。

光照射部２０２は、台２２２に載置されており、造形タンク２０３に収容された金属粉体２１４に対して、造形タンク２０３の外側からレーザ光２２１を照射する。

造形タンク２０３は、金属積層造形物２１０がその内部において造形される直方体形状（箱形）のタンクである。また、造形タンク２０３は、供給部２０１側の面に開口部を有している。造形タンク２０３は、供給部２０１の下部（下方）の位置に配置されている。供給部２０１から供給された金属粉体２１４は、造形タンク２０３の開口部を通過して造形タンク２０３内に到達する。なお、造形タンク２０３の形状は、直方体形状には限定されず、立方体形状であっても、その他の形状であってもよい。

造形タンク２０３は、タンクカバー２３１およびタンクケース２３２を有する。タンクカバー２３１は、造形タンク２０３の側面部分（壁部分）である。タンクカバー２３１は、例えば、ガラスやプラスチック、樹脂などのレーザ光２２１を透過する部材（レーザ光透過部）であるが、レーザ光２２１を透過可能な部材であればこれらには限定されない。

造形ステージ２０５は、金属積層造形物２１０が造形されるプラットフォームであり、造形タンク２０３に収容される。造形ステージ２０５は、金属積層造形物２１０の土台となる表面２５１を有する。つまり、金属積層造形物２１０は、造形ステージ２０５の表面２５１の上に造形される。造形ステージ２０５は、表面２５１が、金属粉体２１４の落下方向２１５または鉛直方向と平行となるように設けられている。すなわち、表面２５１は、鉛直方向に対して、平行な面である。つまり、造形ステージ２０５は、タンクケース２３２の底面に対して垂直に立った状態となっている。

そのため、表面２５１の上に造形される金属積層造形物２１０は、鉛直方向に対して垂直な方向（横方向）に積層される。なお、表面２５１は、鉛直方向に平行な面には限定されず、例えば、鉛直方向に対して４５度以下の角度をなす面が好ましいが、４５度以上の角度であってもよい。金属積層造形物２１０を造形するための金属粉体２１４は、造形ステージ２０５と造形タンク２０３の光照射部２０２が設置されている側のタンクカバー２３１との間の隙間に供給される。

すなわち、供給部２０１は、造形タンク２０３の内壁面と表面２５１との間隙に金属粉体２１４を供給する。つまり、供給部２０１は、造形タンク２０３の光照射部２０２側の内壁面（タンクカバー２３１の内壁面）と造形ステージ２０５の表面２５１との間の隙間に金属粉体２１４を供給する。例えば、供給部２０１から供給される金属粉体２１４の量は、タンクカバー２３１と造形ステージ２０５との間の距離に応じて調整される。また、金属積層造形物２１０の１層分の厚みは、タンクカバー２３１と造形ステージ２０５との間の距離により決定される。金属積層造形物２１０の１層分の厚み（積層間隔、積層ピッチ）は、金属粉体２１４の粒径に応じた厚みとする。すなわち、金属積層造形物２１０の１層分の厚みは、金属粉体２１４の粒径（大きさ）よりも大きくなる。例えば、供給される金属粉体２１４の粒径が２．０μｍであれば、金属積層造形物２１０の１層分の厚みは、２．０μｍより厚くなる。

このように、金属粉体２１４を供給すると、供給された金属粉体２１４は厚さが均一な層を形成することになり、従来のように供給された金属粉体２１４を平らに均すための作業（いわゆる、スキージ）は不要となる。すなわち、金属粉体２１４の粒径が２．０μｍ以下の金属粉体２１４を従来のように水平に積層する場合には、平らに均す作業により金属粉体２１４が潰れるなどして、３次元積層造形物の造形材料としての質が低下していた。これに対して、３次元積層造形装置２００においては、供給した金属粉体２１４を平らに均す必要がないので、金属粉体２１４の質が低下するような問題は発生しない。さらに、供給された金属粉体２１４を平らに均す作業をしなくても、金属粉体２１４を供給するだけで等厚な金属粉体２１４の層を形成できる。

そして、タンクカバー２３１（造形タンク２０３の内壁面）と表面２５１との間に供給され、収容された１層分の金属粉体２１４に対して、光照射部２０２は、レーザ光２２１を照射する。レーザ光２２１が照射された金属粉体２１４は、溶融され、固化する。レーザ光２２１が照射されなかった金属粉体２１４は、固化しない。３次元積層造形装置２００は、１層分の金属粉体２１４の供給および固化が終わると、次の１層分の金属粉体２１４の供給および固化を行う。３次元積層造形装置２００は、これを繰り返すことにより、金属積層造形物２１０の造形を行う。

リニア駆動ユニットは、駆動部２０６から延設され、造形ステージ２０５に連結されている。そして、駆動部２０６は、アクチュエータやモータなどを含む駆動機構であり、駆動部２０６を駆動させると、リニア駆動ユニット２６１が移動する。そして、リニア駆動ユニット２６１の移動に連動して、造形ステージ２０５も、表面２５１に垂直な方向（矢印方向）に移動する。タンクカバー２３１と造形ステージ２０５との間の距離は、駆動部２０６の駆動により調整される。

なお、駆動部２０６は、金属粉体２１４が供給された後、タンクカバー２３１側（図中矢印と逆方向）に造形プレート２０５を押圧してもよい。この場合、駆動部２０６は、供給部２０１が造形タンク２０３の内壁面と造形ステージ２０５の表面２５１との間隙に金属粉体２１４を供給した後、光照射部２０２がレーザ光２２１を照射する前に、造形ステージ２０５を内壁面側に移動させる。これにより、供給された金属粉体２１４を平らに均す作業をしなくても、供給された金属粉体２１４を等厚な層とすることができ、さらに、金属粉体２１４のかさ密度を高めることができる。

載置台２０７には、光照射部２０２および造形タンク２０３が載置されている。なお、供給部２０１は、設置板２１６を介して載置台２０７に取り付けられる。光照射部２０２は、載置台２０７の上面に設置された台２２２に取り付けられている。光照射部２０２は、造形タンク２０３に対してレーザ光を照射する。

このように造形タンク２０３は、光照射部２０２の横方向（載置台２０７の載置面に水平な方向）に配置されているので、３次元積層造形装置２００では、横方向積層により金属積層造形物２１０を製造できる。

制御部２０８は、供給量センサ２１３が検知した検知結果を受信する。そして、制御部２０８は、供給量センサ２１３による検知結果に応じて、供給部２０１、光照射部２０２および駆動部２０６を制御する。制御部２０８は、供給部２０１による金属粉体２１４の供給量や供給タイミングを制御する。また、制御部２０８は、光照射部２０２によるレーザ光２２１の照射強度や照射時間を制御する。さらに、制御部２０８は、駆動部２０６による造形ステージ２０５の移動量や移動タイミングを制御する。

図３は、本実施形態に係る３次元積層造形装置の光照射部の構成の一例を説明する図である。光照射部２０２は、光源３０１、レーザ光源３０２および二次元ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー３０４を有する。二次元ＭＥＭＳミラーは、電気機械式ミラーである。

光源３０１は、固体レーザやガスレーザ、高出力半導体レーザの発振器である。そして、光源３０１から照射されたレーザ光はレーザ光を誘導する光ファイバ３１１を経由して集光部３１２へと導かれる。集光部３１２は、集光レンズやコリメータレンズなどを含む。集光部３１２に入射したレーザ光は、例えば、集光レンズにより集光され、また、コリメータレンズにより平行光とされ、その後出射する。

レーザ光源３０２は、レーザ光の光源である。そして、レーザ光源３０２から照射されたレーザ光は、集光部３２２へと導かれる。集光部３２２は、集光レンズやコリメータレンズなどを含む。また、レーザ光源３０２は、半導体ＬＤ（Laser Diode；レーザダイオード）であり、可視光のレーザ光などを照射（発振）するレーザ光発振素子である。そして、集光部３２２に入射した可視レーザ光は、例えば、集光レンズにより集光され、また、コリメータレンズにより平行光とされ、その後出射する。なお、レーザ光源３０２から照射されるレーザ光を用いて光源３０１から照射されるレーザ光の位置合わせを行ってもよい。

また、光源３０１およびレーザ光源３０２から照射されるレーザ光の出力は、例えば、１００Ｗであるが、これには限定されず、１００Ｗ未満であっても、１００Ｗより大きくてもよい。

二次元ＭＥＭＳミラー３０４は、外部から入力された制御信号に基づいて駆動される駆動ミラーであり、水平方向（Ｘ方向）および垂直方向（Ｙ方向）に角度を変えてレーザ光を反射するように振動する。二次元ＭＥＭＳミラー３０４で反射されたレーザ光は、画角補正素子（不図示）により画角の補正がなされる。そして、画角の補正がなされたレーザ光が、金属積層造形物２１０上や加工面上を走査され、所望の加工や造形が行われる。なお、画角補正素子は、必要に応じて設置される。なお、二次元ＭＥＭＳミラー３０４を用いる代わりに、一次元ＭＥＭＳミラーを２つ用いてもよい。

ここで、光源３０１から照射されたレーザ光は、ミラー３２０およびミラー３４０で反射して二次元ＭＥＭＳミラー３０４へと到達する。同様に、レーザ光源３０２から照射されたレーザ光は、ミラー３１０およびミラー３４０で反射して二次元ＭＥＭＳミラー３０４へと到達する。ミラー３４０は、光照射部２０２の底部（底面）に配置されている。そして、ミラー３１０は、レーザ光源３０２からのレーザ光の反射光を底面に配置されたミラー３４０へ向けて、下方向へ反射させる。ミラー３２０は、レーザ光源３０１からのレーザ光の反射光を底面に配置されたミラー３４０へ向けて下方向へ反射させる。そして、ミラー３４０は、ミラー３４０の上方に配置されている二次元ＭＥＭＳミラー３０４に向けて、上方向へミラー３１０，３２０からの各レーザ光を反射させる。二次元ＭＥＭＳミラー３０４は、ミラー３４０からの反射光を二次元方向に走査させて照射する。

光源３０１およびレーザ光源３０２から照射された各レーザ光は、各ミラー３１０，３２０で反射した後は、二次元ＭＥＭＳミラー３０４を通過して、金属積層造形物２１０へと到達する。つまり、光源３０１から照射されたレーザ光とレーザ光源３０２から照射されたレーザ光とは、同じ光路を通過する。したがって、レーザ光源３０２からのレーザ光を用いて位置合わせをしておけば、レーザ光源３０２からのレーザ光が照射された位置に光源３０１からのレーザ光が照射されるので、光源３０１からのレーザ光の位置合わせを容易に行える。

図４は、本実施形態に係る３次元積層造形装置の備える造形テーブルの一例を説明する図である。造形テーブル４０１は、造形ＩＤ（Identifier）４１１に関連付けて、金属粉体４１２、積層間隔４１３および照射条件４１４を記憶する。造形ＩＤ４１１は、３次元積層造形装置２００による金属積層造形物２１０の造形を識別するための識別子である。金属粉体４１２は、造形に使用する金属の粉体のデータであり、金属の種類や、粉体の粒径などのデータを含む。積層間隔４１３は、金属積層造形物２１０を積層造形する際の、金属積層造形物２１０の１層分の層の厚みであり、造形ステージ２０５をスライド移動させる量、つまり、積層ピッチを表す。照射条件４１４は、レーザ光の照射条件であり、レーザ光の周波数や出力、照射時間、走査ピッチ（走査間隔）、走査幅などを含む。３次元積層造形装置２００は、例えば、造形テーブル４０１を参照して、金属積層造形物２１０を造形する。

図５は、本実施形態に係る３次元積層造形装置のハードウェア構成を示すブロック図である。ＣＰＵ(Central Processing Unit)５１０は、演算制御用のプロセッサであり、プログラムを実行することで図２の３次元積層造形装置２００の機能構成部を実現する。ＣＰＵ５１０は複数のプロセッサを有し、異なるプログラムやモジュール、タスク、スレッドなどを並行して実行してもよい。ＲＯＭ(Read Only Memory)５２０は、初期データおよびプログラムなどの固定データおよびその他のプログラムを記憶する。また、ネットワークインタフェース５３０は、ネットワークを介して他の装置などと通信する。なお、ＣＰＵ５１０は１つに限定されず、複数のＣＰＵであっても、あるいは画像処理用のＧＰＵ(Graphics Processing Unit)を含んでもよい。また、ネットワークインタフェース５３０は、ＣＰＵ５１０とは独立したＣＰＵを有して、ＲＡＭ(Random Access Memory)５４０の領域に送受信データを書き込みあるいは読み出しするのが望ましい。また、ＲＡＭ５４０とストレージ５５０との間でデータを転送するＤＭＡＣ(Direct Memory Access Controller)を設けるのが望ましい（図示なし）。さらに、ＣＰＵ５１０は、ＲＡＭ５４０にデータが受信あるいは転送されたことを認識してデータを処理する。また、ＣＰＵ５１０は、処理結果をＲＡＭ５４０に準備し、後の送信あるいは転送はネットワークインタフェース５３０やＤＭＡＣに任せる。

ＲＡＭ５４０は、ＣＰＵ５１０が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。ＲＡＭ５４０には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。金属粉体データ５４１は、金属積層造形物２１０の造形に使用される金属の粉体についてのデータである。積層間隔５４２は、金属積層造形物２１０の造形における金属積層造形物２１０の１層分の層の厚み（積層ピッチ）である。照射条件５４３は、金属積層造形物２１０の造形に用いるレーザ光の出力や照射時間などを示すデータである。造形モデル５４４は、金属積層造形物２１０の造形のために用いられる、ＣＡＤ（Computer Aided Design）データであり、３次元積層造形装置２００は、このデータに基づいて、金属積層造形物を造形する。これらのデータは、例えば、造形テーブル４０１などから展開される。

送受信データ５４５は、ネットワークインタフェース５３０を介して送受信されるデータである。また、ＲＡＭ５４０は、各種アプリケーションモジュールを実行するためのアプリケーション実行領域５４６を有する。

ストレージ５５０には、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。ストレージ５５０は、造形テーブル４０１を格納する。造形テーブル４０１は、図４に示した、造形ＩＤ４１１と照射条件４１４などとの関係を管理するテーブルである。

ストレージ５５０は、さらに、移動モジュール５５１、供給モジュール５５２および光照射モジュール５５３を格納する。移動モジュール５５１は、造形ステージ２０５を積層方向に移動させるモジュールである。供給モジュール５５２は、造形ステージ２０５の表面２５１に層状に金属粉体２１４を供給するモジュールである。光照射モジュール５５３は、造形ステージ２０５の表面２５１において層状に供給された金属粉体のうち、所定位置の金属粉体に対してレーザ光２２１を照射するモジュールである。これらのモジュール５５１〜５５３は、ＣＰＵ５１０によりＲＡＭ５４０のアプリケーション実行領域５４６に読み出され、実行される。制御プログラム５５４は、３次元積層造形装置２００の全体を制御するためのプログラムである。

入出力インタフェース５６０は、入出力機器との入出力データをインタフェースする。入出力インタフェース５６０には、表示部５６１、操作部５６２、が接続される。また、入出力インタフェース５６０には、さらに、記憶媒体５６４が接続されてもよい。さらに、音声出力部であるスピーカ５６３や、音声入力部であるマイク（図示せず）、あるいは、ＧＰＳ位置判定部が接続されてもよい。なお、図５に示したＲＡＭ５４０やストレージ５５０には、３次元積層造形装置２００が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関するプログラムやデータは図示されていない。

図６は、本実施形態に係る３次元積層造形装置の動作手順を説明するフローチャートである。このフローチャートは、図５のＣＰＵ５１０がＲＡＭ５４０を使用して実行し、図２の３次元積層造形装置２００の機能構成部を実現する。ステップＳ６０１において、３次元積層造形装置２００は、造形プログラムを受信する。ステップＳ６０３において、３次元積層造形装置２００は、金属積層造形物２１０の造形に使用する金属粉体の種類や粒径を取得する。また、３次元積層造形装置２００は、積層間隔やレーザ光の照射条件などを取得する。

ステップＳ６０５において、３次元積層造形装置２００は、金属粉体２１４を供給する。ステップＳ６０７において、３次元積層造形装置２００は、供給された金属粉体２１４にレーザ光２２１を照射する。ステップＳ６０９において、３次元積層造形装置２００は、造形ステージ２０５を積層間隔に応じてスライドさせて移動させるように制御する。ステップＳ６１において、３次元積層造形装置２００は、金属積層造形物２１０の造形が終了したか否かを判断する。金属積層造形物２１０の造形が終了していない場合（ステップＳ６１１のＮＯ）、３次元積層造形装置２００は、ステップＳ６０５へ戻り、以降のステップを繰り返す。金属積層造形物２１０の造形が終了した場合（ステップＳ６１１のＹＥＳ）、３次元積層造形装置２００は、造形処理を終了する。

本実施形態によれば、光造形により金属積層造形物を造形できる。また、光照射部にＭＥＭＳミラーを用いたので、簡易な構成で高出力のレーザ光が照射できる。そして、高出力のレーザ光を照射できるので、簡易な構成の装置で、金属積層造形物を造形できる。また、金属積層造形物の１層分の積層間隔を小さくしたので、レーザ光であっても金属積層造形物を造形できる。さらに、横方向積層により金属積層造形物を造形するので、粒径が小さい金属粉体であっても、縦方向（垂直方向）積層のように供給された金属粉体を均す必要かないので、粒径の小さい金属粉体であっても、確実に金属積層造形物を造形できる。また、同様に、積層間隔を小さくして、金属積層造形物の１層分の厚みを薄くしたので、レーザ光であっても金属積層造形物を造形できる。
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態に係る３次元積層造形装置について、図７Ａおよび図７Ｂを用いて説明する。図７Ａは、本実施形態に係る３次元積層造形装置の構成を説明するための概略正面図である。図７Ｂは、本実施形態に係る３次元積層造形装置を傾けた状態を説明するための概略側面図である。本実施形態に係る３次元積層造形装置は、上記第２実施形態と比べると、傾斜駆動部を有する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

３次元積層造形装置７００は、傾斜駆動部７０１をさらに備える。傾斜駆動部７０１は、載置台２０７を傾斜させる。傾斜駆動部７０１は、例えば、載置台２０７の左端にある図４Ａの紙面に垂直な方向の軸を中心にして、載置台２０７を回動させることにより、載置台２０７を傾斜させる。

例えば、傾斜駆動部７０１は、載置台２０７（３次元積層造形装置７００）を下から持ち上げて傾斜させる装置であり、機械式ジャッキ、液体作動式ジャッキ、空気作動ジャッキなどであるが、これらには限定されない。そして、このような傾斜駆動部を、載置台２０７の右端の底面部分に設けることにより、載置台２０７の右端側を持ち上げることができ、載置台２０７を傾斜させることができる。なお、３次元積層造形装置７００を傾斜させる方法は、ジャッキなどで下から持ち上げる方法には限定されず、例えば、クレーンなどで上から引っ張り上げる方法であってもよい。また、傾斜は固定したものであってもよい。なお、傾斜させる角度は、４５度以下の角度が好ましい。

また、本実施形態においては、タンクカバー７４１（造形タンクの側壁）は、タンクケース７４２に開閉可能に設けられている。また、タンクカバー７４１は、レーザ光２２１が到来する到来方向側に設けられている。そして、図４Ｂに示したように、３次元積層造形装置７００を傾けさせて、さらに、タンクカバー７４１を上方に跳ね上げるようにして、開扉すると、レーザ光２２１を金属粉体２１４に直接照射することが可能となる。つまり、レーザ光２２１を金属粉体２１４に照射する際に、タンクカバー７４１が開放される。

３次元積層造形装置７００を、水平状態で稼働させる場合は、タンクカバー７４１と造形ステージ２０５との間に供給した金属粉体２１４がこぼれ落ちないように、タンクカバー７４１は閉じておかなければならない。つまり、供給された金属粉体２１４が崩れないように、タンクカバー７４１と造形ステージ２０５とで金属粉体２１４を挟んで、押さえておかなければならない。このように、タンクカバー７４１を閉じていると、光照射部２０２からのレーザ光２２１は、タンクカバー７４１を透過してから金属粉体２１４に照射されることとなる。このように、レーザ光２２１がタンクカバー７４１を透過する間に、照射されるレーザ光２２１が減衰するので、金属粉体２１４に対して、所望の熱（エネルギー）を与えることができなくなる。なお、この場合、レーザ光２２１の照射時間を増やせば、金属粉体２１４に所望の熱を与えることができるが、造形時間が増えてしまう。

金属粉体２１４にレーザ光２２１を直接照射するために、３次元積層造形装置７００全体を傾けさせて、タンクカバー７４１を開く。つまり、光照射部２０２と造形タンク２０３とを傾けさせることにより、供給された金属粉体２１４の崩れ落ちを防止しつつ、タンクカバー７４１を開いてレーザ光２２１が金属粉体２１４に直接照射されるようにする。このようにすれば、光照射部２０２と金属粉体２１４との間に障害物がなくなるので、金属粉体２１４に対して、レーザ光２２１を直接照射することが可能となる。

３次元積層造形装置７００を傾けるので、造形ステージ２０５とタンクカバー７４１との間に供給された金属粉体２１４が、高い側から低い側（傾きの上部から傾きの下部）へ向かって動くので、金属粉体２１４のかさ密度を均一にすることができる。なお、金属粉体２１４の供給は、３次元積層造形装置７００を傾けた状態で行っても、傾けない状態で行ってもよい。

また、制御部２０８は、さらに、供給量センサ２１３による検知結果に応じて、傾斜駆動部７０１による３次元積層造形装置７００の傾斜角度やレーザ光２２１の照射時間などを調整してもよい。

本実施形態によれば、装置を傾け、タンクカバー（側壁）を開くことにより、金属粉体にレーザ光を直接照射すると共に、金属粉体を横方向に積層させながら金属積層造形物２１０を製造することができる。また、装置を傾けさせるので、タンクカバーを開いても供給した金属粉体がこぼれ落ちることがない。また、装置を傾けることにより、傾いた装置の傾きの上部から傾きの下部へ向かって金属粉体が動くので、供給された金属粉体のかさ密度を均一にすることができる。

［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。

また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。

Claims (8)

1. 金属積層造形物の造形を行う場所としての造形ステージと、
   前記造形ステージを移動させる移動部と、
   前記造形ステージの表面に層状に金属粉体を供給する供給部と、
   前記造形ステージの表面において層状に供給された金属粉体のうち、所定位置の粉体に対してレーザ光を照射する光照射部と、
   を備えた３次元積層造形装置であって、
   光照射部は、
   前記レーザ光を照射するレーザダイオードと、
   前記レーザ光を反射させて、前記造形ステージの表面において層状に供給された金属粉体のうち、所定位置の金属粉体に対して照射するための電気機械式ミラーと、
   を含み、
   前記供給部は、粒径５０μｍ以下の金属粉体を供給し、
   前記移動部は、１層分として、前記粒径に応じて、前記光照射部から離す方向に前記造形ステージを移動させる３次元積層造形装置。
2. 前記造形ステージを収容する造形タンクをさらに備え、
   前記造形ステージの前記表面は、鉛直方向または鉛直方向に対して所定の角度をなし、
   前記供給部は、前記造形タンクの内壁面と前記表面との間隙に前記金属粉体を供給する請求項１に記載の３次元積層造形装置。
3. 前記供給部が、前記造形タンクの内壁面と前記表面との間隙に前記金属粉体を供給した後、前記光照射部がレーザ光を照射する前に、前記移動部が、前記造形ステージを前記内壁面側に移動させる請求項２に記載の３次元積層造形装置。
4. 前記金属粉体は、銅、ニッケル、コバルト、モリブデン、チタン、アルミニウムおよびステンレスの少なくとも１つを含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載の３次元造形装置。
5. 前記供給部は、前記粒径として、２．０μｍ以下の金属粉体を供給し、
   前記移動部は、１層分として、２．０μｍ以上で、前記光照射部から離す方向に前記造形ステージを移動させる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の３次元積層造形装置。
6. 前記造形タンクを傾斜させる傾斜駆動部をさらに備えた請求項２乃至５のいずれか１項に記載の３次元積層造形装置。
7. 金属積層造形物の造形を行う場所としての造形ステージと、
   前記造形ステージを移動させる移動部と、
   前記造形ステージの表面に層状に金属粉体を供給する供給部と、
   前記造形ステージの表面において層状に供給された金属粉体のうち、所定位置の粉体に対してレーザ光を照射する光照射部と、
   を備えた３次元積層造形装置であって、
   光照射部は、
   前記レーザ光を照射するレーザダイオードと、
   前記レーザ光を反射させて、前記造形ステージの表面において層状に供給された金属粉体のうち、所定位置の金属粉体に対して照射するための電気機械式ミラーと、
   を含み、
   前記供給部が、粒径５０μｍ以下の金属粉体を供給するステップと、
   前記移動部により、１層分として、前記粒径に応じて、前記光照射部から離す方向に前記造形ステージを移動させるステップと、
   を含む３次元積層造形装置の制御方法。
8. 金属積層造形物の造形を行う場所としての造形ステージと、
   前記造形ステージを移動させる移動部と、
   前記造形ステージの表面に層状に金属粉体を供給する供給部と、
   前記造形ステージの表面において層状に供給された金属粉体のうち、所定位置の粉体に対してレーザ光を照射する光照射部と、
   を備えた３次元積層造形装置であって、
   光照射部は、
   前記レーザ光を照射するレーザダイオードと、
   前記レーザ光を反射させて、前記造形ステージの表面において層状に供給された金属粉体のうち、所定位置の金属粉体に対して照射するための電気機械式ミラーと、
   を含み、
   前記供給部が、粒径５０μｍ以下の金属粉体を供給するステップと、
   前記移動部により、１層分として、前記粒径に応じて、前記光照射部から離す方向に前記造形ステージを移動させるステップと、
   をコンピュータに実行させる３次元積層造形装置の制御プログラム。

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