CN106922135A

CN106922135A - 造型装置及造型方法

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Publication number: CN106922135A
Application number: CN201480083454.8A
Authority: CN
Inventors: 柴崎祐; 柴崎祐一
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2017-07-04
Anticipated expiration: 2034-11-14
Also published as: CN106922135B; KR20170084196A; TW201938354A; CN111687415A; JPWO2016075802A1; US20210346988A1; EP3219411B1; CN117429052A; EP3766608A1; JP6804298B2; US11806810B2; TWI760620B; TWI705887B; EP3219411A1; WO2016075802A1; CN111702173B; CN117484866A; CN111687416A; EP3219411A4; KR102280355B1

Abstract

造型装置，其具备：移动系统，使对象面(TAS)移动；测量系统，用以取得在通过移动系统而能移动的状态下的对象面(TAS)的位置信息；光束造型系统(500)，具有光束照射部(520)、以及供给被以来自光束照射部(520)的光束照射的造型材料的材料处理部(530)；以及控制装置。控制装置，根据待形成于对象面上的三维造型物的3D数据与使用测量系统所取得的对象面(TAS)的位置信息控制移动系统与光束造型系统(500)以一边使对象面(TAS)与来自光束照射部(520)的光束(LB)相对移动、一边供给造型材料据以对对象面(TAS)上的目标部位(T)施加造型。因此，能将加工精度良好的三维造型物形成于对象面上。

Description

造型装置及造型方法

技术领域

本发明涉及造型装置及造型方法，更详言之，涉及关于在对象面上形成三维造型物的造型装置及造型方法。本发明的造型装置及造型方法，能非常合适地用于基于快速原型设计(有时亦被称为3D打印或附加制造、或直接数字制造)的三维造型物的形成。

背景技术

从CAD数据直接生成3D(三维)形状的技术，被称为快速原型设计(有时亦被称为3D打印或附加制造、或直接数字制造，但以下使用快速原型设计作为总称)，有助于在极短的前置时间制作主要以形状确认为目的的试制品。通过3D打印机等快速原型设计来形成三维造型物的造型装置，若以处理材料分类，能大分为处理树脂者与处理金属者。以快速原型设计制作的金属制三维造型物，与树脂制的场合不同地专作为实际零件使用。亦即，并非形状确认用的试制零件，而使之作为实际机械构造物的一部分(不论其为量产品或试制品)来发挥功能。作为既有的金属用3D打印机(以下简称为M3DP(Metal 3D Printer))，有PBF(Powder Bed Fusion)与DED(Directed Energy Deposition)这两种为众所皆知。

PBF，在搭载被加工物的底床上层叠较薄的烧结金属粉末，对该处通过电流镜等扫描一高能量的激光束，并使光束接触的部分熔融并凝固。在一层量的描绘结束后，底床下降一层量的厚度，在该处再度涂抹烧结金属的粉末，反复相同动作。以此方式逐层反复进行造型，而制得所欲的三维形状。

PBF因其造型原理，本质上存在几个问题点：(1)零件的制作精度不充分，(2)完工的表面粗度差，(3)处理速度慢，以及(4)烧结金属粉末的处理麻烦且费事等。

DED采取使熔解后的金属材料附着于加工对象的方法。例如，对以聚光透镜聚集的激光束的焦点附近喷射粉末金属。之后，该粉末金属因激光照射而熔解成为液体状。若在该焦点附近有加工对象，则该液体化的金属附着于加工对象，被冷却而再度凝固。此焦点部分即为所谓笔尖，能在加工对象表面陆续描绘“具有厚度的线”。通过加工对象及加工头(激光及粉末喷射头等其他)的一方相对另一方基于CAD数据适当地相对运动，而能形塑出所欲形状(参照例如专利文献1)。

由此点可知，在DED，由于粉末材料从加工头视需要而喷射所需的量，不会产生浪费且亦无须在大量剩余粉末中进行加工。

如上所述，DED相较于PBF，虽在作为原材料的粉末金属的处理等已有谋求改善，但应改善的点仍多。

在此种背景下，被强烈期待能提升作为形成三维造型物的造型装置的工作机械的便利性、最终能提升制造的经济合理性。

先行技术文献

[专利文献1]美国专利申请公开第2003/02606820号说明书

发明内容

用以解决课题的手段

根据本发明的第1方式，提供一种造型装置，在对象面上形成三维造型物，其具备：移动系统，使前述对象面移动；测量系统，用以在通过前述移动系统而能移动的状态下取得前述对象面的位置信息；光束造型系统，具有射出光束的光束照射部、以及供给被以来自前述光束照射部的光束照射的造型材料的材料处理部；以及控制装置，根据待形成于前述对象面上的三维造型物的3D数据与使用前述测量系统所取得的前述对象面的位置信息控制前述移动系统与前述光束造型系统，以一边使前述对象面与来自前述光束照射部的光束相对移动、一边从前述材料处理部供给前述造型材料据以对前述对象面上的目标部位施加造型。

此处的对象面为设定造型的目标部位的面。

由此，能将加工精度良好的三维造型物形成于对象面上。

根据本发明的第2方式，提供一种造型方法，在对象面上形成三维造型物，其包含：测量前述对象面的位置信息的动作；以及根据待形成于前述对象面上的三维造型物的3D数据与前述测量的前述对象面的位置信息，一边使前述对象面与前述光束相对移动、一边供给被前述光束照射的造型材料据以对前述对象面上的目标部位施加造型的动作。

由此，能将加工精度良好的三维造型物形成于对象面上。

附图说明

图1是显示一实施方式的造型装置的整体构成的方块图。

图2是将移动系统的构成与测量系统一起概略显示的图。

图3是显示搭载有工件的移动系统的立体图。

图4是将光束造型系统与搭载有工件的载台一起显示的图。

图5是显示构成光束造型系统所具备的光束照射部的一部分的光源系构成一例的图。

图6是显示来自光源系的平行光束照射于反射镜阵列，来自多个反射镜组件各个的反射光束对聚光光学系的入射角度被个别控制的状态的图。

图7是将光束造型系统所具备的材料处理部与聚光光学系一起显示的图。

图8是显示形成于材料处理部的喷头的多个供给口与开闭该多个供给口的各个的开闭构件的图。

图9(A)是将图4的圆A内放大显示的图，图9(B)是显示图9(A)所示的一文字区域与扫描方向的关系的图。

图10是显示形成于造型面上的光束照射区域的一例的图。

图11是显示以造型装置的控制系为中心构成的控制装置的输出入关系的方块图。

图12是显示载台上的测量装置的配置的图。

图13是构成测量装置的配置于载台内部的构成部分与测量构件一起显示的图。

图14(A)是显示测量在聚光光学系的后侧焦点面的光束的强度分布时的光学配置的图，图14(B)是显示测量在光瞳面的光束的强度分布时的光学配置的图。

图15是显示对应控制装置的一连串处理算法的流程图。

图16(A)及图16(B)是用以将一实施方式的造型装置的一个效果与以往技术比较说明的图。

图17是显示用以测量在造型面的光束的强度分布的测量装置一例的图。

图18(A)及图18(B)是用以说明通过稍微加粗一文字区域的宽度以增厚涂布层厚度的例的图。

具体实施方式

以下，根据图1～图18(B)说明一实施方式。图1是以方块图显示一实施方式的造型装置100的整体构成。

造型装置100是DED方式的M3DP。造型装置100虽能用于通过快速原型设计在后述的载台12上形成三维造型物，但亦能用于对工件(例如既有的零件)进行三维造型的附加加工。本实施方式中，以后者的对工件进行附加加工的场合为中心进行说明。在实际的制造业现场，一般而言会对以别的制法、别的材料或别的工作机械作成的零件进一步反复加工而完工成所欲的零件，而对于三维造型的附加加工，其要求亦潜在相同。

造型装置100具备移动系统200、搬送系统300、测量系统400及光束造型系统500这4个系统、以及包含此等系统且控制造型装置100整体的控制装置600。其中，搬送系统300、测量系统400、光束造型系统500，在既定方向彼此分离配置。以下说明中为了方便，搬送系统300、测量系统400、光束造型系统500在后述的X轴方向(参照图2)彼此分离配置。

图2中将移动系统200的构成与测量系统400一起概略显示。又，图3是以立体图显示搭载有工件W的移动系统200。以下，将图2中纸面内的左右方向定为Y轴方向，将与纸面正交的方向定为X轴方向，将与X轴及Y轴正交的方向定为Z轴方向，将绕X轴、Y轴及Z轴的旋转(倾斜)方向分别定为θx、θy及θz方向以进行说明。

移动系统200变更造型的对象面(此处为设定工件W上的目标部位TA的面)TAS(参照例如图4及图9(A))的位置及姿势。具体而言，通过将具有对象面的工件及搭载该工件的后述载台驱动于6自由度方向(X轴、Y轴、Z轴、θx、θy及θz的各方向)，来进行对象面的6自由度方向的位置变更。本说明书中，针对载台、工件或对象面等，将θx、θy及θz方向的3自由度方向的位置适当地总称为“姿势”，对应于此，将剩余的3自由度方向(X轴、Y轴及Z轴方向)的位置适当地总称为“位置”。

移动系统200，作为变更载台的位置及姿势的驱动机构一例具备史都华(Stewart)平台型的6自由度平行连结机构。此外，移动系统200不限于能将载台驱动于6自由度方向者。

移动系统200(不过，不含后述平面马达的定子)，如图2所示，配置于以其上面与XY平面大致平行的方式设置于地F上的底座BS上。移动系统200，如图3所示具有构成底座平台的俯视正六角状的滑件10、构成末端效应器的载台12、连结滑件10与载台12的6支能伸缩的杆(连结件)14₁～14₆、以及分别设于杆14₁～14₆而使该各杆伸缩的伸缩机构16₁～16₆(在图3中未图示，参照图11)。移动系统200是通过以伸缩机构16₁～16₆分别独立地调整杆14₁～14₆的长度而能在三维空间内于6自由度控制载台12的移动的构造。移动系统200，由于具备史都华平台型的6自由度平行连结机构作为载台12的驱动机构，因此有高精度、高刚性、支撑力大、逆向运动学计算容易等特征。

本实施方式的造型装置100，在对工件的附加加工时等，为了对工件形成所欲形状的造型物等，相对光束造型系统500、更具体而言相对来自后述光束照射部的光束控制工件(载台12)的位置及姿势。原理上，此相反地来自光束照射部的光束亦可为可动，光束与工件(载台)的两方亦可为可动。如后所述，由于光束造型系统500为复杂的构成，因此使工件移动的方式较为简便。

载台12此处由将正三角形的各顶点部分切离的形状的板构件构成。在载台12的上面搭载附加加工对象的工件W。在载台12，设有用以固定工件W的夹具机构13(在图3中未图示，参照图11)。作为夹具机构13，使用例如机械式夹具或真空夹具等。又，载台12设有包含图3所示的俯视圆形的测量构件92的测量装置110(参照图12、图13)。关于测量装置110于后详述之。此外，载台12不限于图3所示的形状，亦可为矩形板状、圆盘状等任意形状。

此情形下，如由图3可清楚得知，杆14₁～14₆的各个的两端通过万向接头18而分别连接于滑件10与载台12。又，杆14₁，14₂连接于载台12的三角形的一个顶点位置附近，通过滑件10与此等杆14₁，14₂而成为构成大略三角形的配置。同样地，杆14₃，14₄、及杆14₅，14₆分别连接于载台12的三角形的剩余的各顶点位置附近，而通过滑件10与杆14₃，14₄及杆14₅，14₆分别成为构成大略三角形的配置。

此等杆14₁～14₆的各个，如在图3针对杆14₁代表地显示般，具有能于各个的轴方向相对移动的第1轴构件20与第2轴构件22，第1轴构件20的一端(下端)通过万向接头18安装于滑件10，第2轴构件22的另一端(上端)通过万向接头安装于载台12。

在第1轴构件20的内部形成有具台阶高差的圆柱状中空部，在此中空部的下端侧，收纳有例如伸缩型的气缸。在此气缸连接有空压回路及空气压源(均未图示)。又，通过经由空压回路控制从该空气压源供给的压缩空气以控制气缸的内压，由此气缸所具有的活塞往返移动于轴方向。在气缸，返回步骤利用组装于平行连结机构时作用于活塞的重力。

又，在第1轴构件20的中空部内的上端侧，配置有排列配置于轴方向的多个电枢线圈所构成的电枢单元(未图标)。

另一方面，第2轴构件22，其一端部(下端部)插入第1轴构件20的中空部内。在此第2轴构件22的一端部，形成有直径较其他部分小的小径部，在此小径部的周围设有由磁性体构件构成的圆管状可动轭。在可动轭的外周部设有由同一尺寸的多个永久磁石构成的中空圆柱状、亦即圆筒状的磁石体。此情形下，通过可动轭与磁石体，构成有中空圆柱状的磁石单元。本实施方式中，通过电枢单元与磁石单元，构成电磁力线性马达的一种亦即轴马达。以此方式构成的轴马达，通过对定子亦即电枢单元的各线圈供给既定周期及既定振幅的正弦波状驱动电流，而利用磁石单元与电枢单元之间的电磁气相互作用的一种的电磁相互作用而产生的劳伦兹力(驱动力)使第2轴构件22相对第1轴构件20被驱动于轴方向。

亦即，本实施方式中，通过上述的气缸与轴马达将第1轴构件20与第2轴构件22在轴方向相对驱动，而分别构成使杆14₁～14₆的各个伸缩的前述伸缩机构16₁～16₆(参照图11)。

又，轴马达的动子亦即磁石单元，通过设于第1轴构件20内周面的空气垫而相对定子亦即电枢单元以非接触方式被支撑。

又，在图3中虽省略图示，但在杆14₁～14₆分别设有检测以第1轴构件20作为基准的第2轴构件22的轴方向位置的绝对型的线性编码器24₁～24₆，此等线性编码器24₁～24₆的输出供给至控制装置600(参照图11)。以线性编码器24₁～24₆检测出的第2轴构件22的轴方向位置，对应于杆14₁～14₆各个的长度。

根据线性编码器24₁～24₆的输出，伸缩机构16₁～16₆被控制装置600所控制(参照图11)。与本实施方式的移动系统200相同的平行链接机构的构成详细，揭示于例如美国发明专利第6，940，582号说明书，控制装置600通过与上述美国发明专利说明书所揭示相同的方法，使用逆向运动学计算通过伸缩机构16₁～16₆控制载台12的位置及姿势。

移动系统200中，分别设于杆14₁～14₆的伸缩机构16₁～16₆，由于具有相互串联(或并联)配置的气缸与电磁力线性马达的一种亦即轴马达，因此控制装置600能通过气缸的空压控制，将载台12粗略大幅驱动，且通过轴马达细幅地使之微动。此结果，能在短时间且正确地进行载台12的6自由度方向的位置(亦即位置及姿势)控制。

又，杆14₁～14₆的各个，由于具有将轴马达的动子亦即磁石单元相对定子亦即电枢单元以非接触方式支撑的空气垫，因此能避免在控制利用伸缩机构对杆的伸缩时的作为非线性成分的摩擦，由此，能更高精度地进行载台12的位置及姿势的控制。

又，本实施方式中，由于作为构成伸缩机构16₁～16₆的电磁力线性马达而使用轴马达，在该轴马达中使用在动子侧使用了圆筒状磁石的磁石单元，因此能在该磁石的放射方向全方向产生磁通(磁场)，使该全方向的磁通有助于因电磁相互作用所致的劳伦兹力(驱动力)的产生，与例如一般线性马达等相较能使明显较大的推力产生，相较于油压汽缸等更容易小型化。

因此，通过各杆分别包含轴马达的移动系统200，能同时实现小型且轻量化与输出的提升，而能非常合适地用于造型装置100。

又，控制装置600能通过控制分别构成伸缩机构的气缸的空压来将低频振动制振且通过对轴马达的电流控制使高频振动绝缘。

移动系统200进一步具备平面马达26(参照图11)。在滑件10的底面设有由磁石单元(或线圈单元)所构成的平面马达26的动子，对应于此于底座BS内部收容有由线圈单元(或磁石单元)所构成的平面马达26的定子。在滑件10底面以包围动子的方式设有多个空气轴承(空气静压轴承)，通过多个空气轴承，滑件10隔着既定的空隙(间隔或间隙)悬浮支撑于作成高平坦度的底座BS的上面(导引面)上。通过利用平面马达26的定子与动子之间之电磁相互作用而产生的电磁力(劳伦兹力)，滑件10相对底座BS的上面以非接触方式在XY平面内被驱动。本实施方式中，移动系统200如图1所示，能在测量系统400及光束造型系统500、以及搬送系统300的配置位置相互间使载台12移动自如。此外，移动系统200亦可分别具备搭载工件W的多个载台12。例如亦可在对多个载台的一个所保持的工件进行使用了光束造型系统500的加工的期间，对另一个载台所保持的工件进行使用了测量系统400的测量。在此种情形下，亦可在测量系统400及光束造型系统500、以及搬送系统300的配置位置相互间使各个载台移动自如。或者，在采用设置专用测量系统400的测量时保持工件的载台与专用光束造型系统500的加工时保持工件的载台，且工件对该两个载台的搬入及搬出可通过工件搬送系等进行的构成时，各个滑件10亦可固定于底座BS上。即使在设置多个载台12的场合，各个载台12亦可移动于6自由度方向，且其6自由度方向的位置亦能控制。

此外，作为平面马达26并不限于气浮方式，亦可使用磁浮式的平面马达。在后者的场合，不需于滑件10设置空气轴承。又，作为平面马达26，亦可使用动磁型、动圈型的任一者。

控制装置600，通过控制对构成平面马达26的线圈单元的各线圈供给的电流的大小及方向的至少一方，而能将滑件10在底座BS上自由驱动于X、Y二维方向。

本实施方式中，移动系统200具备测量滑件10在X轴方向及Y轴方向的位置信息的位置测量系28(参照图11)。作为位置测量系28能使用二维绝对编码器。具体而言，在底座BS的上面设置具有涵盖X轴方向全长的既定宽度的带状绝对码(code)的二维标尺，与此对应地，在滑件10底面设置发光组件等光源与X读头及Y读头，该X读头及Y读头由分别接收来自被从该光源射出的光束照明的二维标尺的反射光的排列于X轴方向的一维受光组件阵列及排列于Y轴方向的一维受光组件阵列所构成。作为二维标尺，使用例如在非反射性的基材(反射率0％)上沿着彼此正交的2方向(X轴方向及Y轴方向)以一定周期二维排列有多个正方形反射部(标记)且反射部的反射特性(反射率)具有依循既定规则的阶度者。作为二维绝对编码器，亦可采用例如与美国发明专利申请公开第2014/0070073号公报所揭示的二维绝对编码器相同的构成。通过与美国发明专利申请公开第2014/0070073号公报相同构成的绝对型二维编码器，能进行与以往的递增编码器同等的高精度二维位置信息的测量。由于是绝对编码器，因此与递增编码器不同地，不需要进行原点检测。位置测量系28的测量信息被送至控制装置600。

本实施方式中，如后所述，通过测量系统400测量搭载于载台12上的工件W上的对象面(例如上面)的至少一部分的三维空间内的位置信息(在本实施方式中为形状信息)，在该测量后进行对工件W的附加加工(造型)。因此，控制装置600在已测量工件W上的对象面的至少一部分形状信息时，通过使其测量结果与其测量时设于杆14₁～14₆的线性编码器24₁～24₆的测量结果及位置测量系28的测量结果建立对应关系，而能将搭载于载台12的工件W上的对象面的位置及姿势与造型装置100的基准坐标系(以下称为载台坐标系)建立关联。由此，在其后通过基于线性编码器24₁～24₆及位置测量系28的测量结果的载台12的6自由度方向位置的开环(open loop)控制，即能控制工件W上的对象面TAS的相对于目标值的在6自由度方向的位置。本实施方式中，由于作为线性编码器24₁～24₆及位置测量系28使用绝对型编码器而不需要找出原点，因此重设容易。此外，能用于控制载台12在6自由度方向位置的通过开环控制所致的工件W上的对象面的相对于目标值的在6自由度方向的位置的、待以测量系统400测量的前述三维空间内的位置信息，不论形状为何，只要为对应对象面形状的至少3点三维位置信息即足够。

此外，本实施方式中，虽说明了作为将滑件10在XY平面内驱动的驱动装置使用平面马达26的场合，但亦可取代平面马达26而使用线性马达。此情形下，亦可构成取代前述二维绝对编码器而改由绝对型线性编码器测量滑件10的位置信息的位置测量系。又，测量滑件10的位置信息的位置测量系不限于编码器，亦可使用干涉仪系统构成。

又，本实施方式中，虽例示了使用将滑件在XY平面内驱动的平面马达与通过滑件构成底座平台的史都华平台型的6自由度平行链接机构来构成驱动载台的机构的场合，但不限于此，亦可使用其他类型的平行连结机构或平行连结机构以外的机构构成驱动载台的机构。例如，亦可采用在XY平面内移动的滑件与在滑件上将载台12驱动于Z轴方向及相对于XY平面的倾斜方向的Z倾斜驱动机构。作为此种Z倾斜驱动机构的一例，可举出将载台12在三角形的各顶点位置通过例如万向接头等其他接头从下方予以支撑且具有能将各支撑点彼此独立地驱动于Z轴方向的三个致动器(音圈马达等)的机构。不过，驱动移动系统200的载台的机构的构成不限于此等，只要是能将载置工件的载台(可动构件)驱动于XY平面内的3自由度方向及Z轴方向、以及相对于XY平面的倾斜方向的至少5自由度方向的构成即可，亦可不具备在XY平面内移动的滑件。例如亦可通过载台与驱动此载台的机器人构成移动系统。不论是何种构成，只要使用绝对型的线性编码器的组合或该线性编码器与绝对型旋转编码器的组合来构成测量载台位置的测量系，则能使重设容易。

此外，亦可取代移动系统200，而采用能将载台12驱动于XY平面内的3自由度方向及Z轴方向、以及相对于XY平面的倾斜方向(θx或θy)的至少5自由度方向的系统。此情形下，可将载台12本身通过气浮或磁浮隔着既定空隙(间隔或间隙)悬浮支撑(非接触支撑)于底座BS等的支撑构件的上面上。若采用此种构成，载台由于相对于支撑载台的构件以非接触方式移动，因此在定位精度方面极为有利，大幅有助于造型精度的提升。

测量系统400进行用以将搭载于载台12的工件的位置及姿势与载台坐标系建立关联的工件三维位置信息例如形状的测量。测量系统400如图2所示具备激光非接触式的三维测量机401。三维测量机401具备设置于底座BS上的框架30、安装于框架30的读头部32、安装于读头部32的Z轴导件34、设于Z轴导件34下端的旋转机构36、以及连接于旋转机构36下端的传感器部38。

框架30由延伸在Y轴方向的水平构件40与将水平构件40在Y轴方向两端部从下方予以支撑的一对柱构件42所构成。

读头部32安装于框架30的水平构件40。

Z轴导件34在读头部32安装成能移动于Z轴方向，通过Z驱动机构44(在图2中未图示，参照图11)被驱动于Z轴方向。Z轴导件34的Z轴方向位置(或自基准位置起的变位)通过Z编码器46(在图2中未图示，参照图11)测量。

旋转机构36将传感器部38相对于读头部32(Z轴导件34)在既定角度范围(例如90度(π/2)或180度(π)的范围)内绕与Z轴平行的旋转中心轴连续地(或以既定角度步进)旋转驱动。本实施方式中，旋转机构36的传感器部38的旋转中心轴与从构成传感器部38的后述照射部照射的线光的中心轴一致。基于旋转机构36的传感器部38的自基准位置起的旋转角度(或传感器部的θz方向位置)通过例如旋转编码器等旋转角度传感器48(在图2中未图示，参照图11)被测量。

传感器部38以对载置于载台12上的被检测物(图2中为工件W)照射用以进行光切断的线光的照射部50、以及检测因被照射线光而出现光切断面(线)的被检测物的表面的检测部52为主体构成。又，对传感器部38连接有根据通过检测部52检测出的影像数据求出被检测物形状的运算处理部54。运算处理部54被本实施方式中用以统筹控制造型装置100的构成各部的控制装置600所包含(参照图11)。

照射部50由未图示的圆柱透镜及具有细带状缺口的狭缝板等构成，是接收来自光源的照明光并使扇状的线光50a产生者。作为光源能使用LED、激光光源或SLD(superluminescent diode)等。在使用LED的场合能廉价地形成光源。又，在使用激光光源的场合，由于是点光源而能作出像差少的线光，波长稳定性优异且半值宽度小，由于能将半值宽度小的滤光器用于杂散光截止，因此能减少干扰的影响。又，在使用SLD的场合，除了激光光源的特性以外，由于可干涉性较激光光低，因此能抑制在被检测物面的班点的产生。检测部52是用以从与照射部50的光照射方向不同的方向拍摄投影于被检测物(工件W)表面的线光50a者。又，检测部52由未图示的成像透镜或CCD等构成，如后所述般使载台12移动而在线光50a每隔既定间隔扫描时拍摄被检测物(工件W)。此外，照射部50及检测部52的位置，被决定成被检测物(工件W)表面上的线光50a对检测部52的入射方向与照射部50的光照射方向成既定角度θ。本实施方式中，上述既定角度θ设定为例如45度。

以检测部52拍摄的被检测物(工件W)的影像数据被送至运算处理部54，在此处进行既定的影像运算处理而算出被检测物(工件W)表面的高度，以求出被检测物(工件W)的三维形状(表面形状)。运算处理部54在被检测物(工件W)的影像中，根据对应于被检测物(工件W)凹凸而变形的线光50a对光切断面(线)的位置信息，就光切断面(线)(线光50a)延伸的长度方向的各像素使用三角测量原理算出被检测物(工件W)表面自基准平面起的高度，进行求出被检测物(工件W)的三维形状的运算处理。

本实施方式中，控制装置600使载台12移动于与投影于被检测物(工件W)的线光50a的长度方向大致直角的方向，由此使线光50a扫描被检测物(工件W)的表面。控制装置600以旋转角度传感器48检测出传感器部38的旋转角度，根据其检测结果使载台12移动于与线光50a的长度方向大致直角的方向。如此，本实施方式中，由于在测量被检测物(工件W)形状等时使载台12移动，因此作为其前提，在保持工件W而移动至测量系统400的传感器部38下方的时刻，载台12的位置及姿势(6自由度方向的位置)随时设定于既定基准状态。基准状态，例如是杆14₁～14₆均成为相当于伸缩动程范围中性点的长度(或最小长度)的状态，此时，载台12在Z轴、θx、θy及θz的各方向的位置为(Z，θx，θy，θz)＝(Z₀，0，0，0)。又，在此基准状态下，载台12在XY平面内的位置(X，Y)，与通过位置测量系28测量的滑件10的X，Y位置一致。

其后，虽开始对被检测物(工件W)的上述测量，但包含此测量中在内，载台12的6自由度方向位置通过控制装置600在载台坐标系上被管理。亦即，控制装置600根据位置测量系28的测量信息控制平面马达26，且根据线性编码器24₁～24₆的测量值，控制伸缩机构16₁～16₆，由此控制载台12的6自由度方向位置。

此外，在如本实施方式的三维测量机401般使用光切断法的场合，较佳为使从传感器部38的照射部50照射于被检测物(工件W)的线光50a配置于与传感器部38与载台12(被检测物(工件W))的相对移动方向正交的方向。例如，图2中，在将传感器部38与被检测物(工件W)的相对移动方向设定为Y轴方向的场合，较佳为将线光50a沿着X轴方向配置。若采用此方式，即能进行在测量时有效地利用了线光50a全区的相对被检测物(工件W)的相对移动，能以最佳方式测量被检测物(工件W)的形状。以使线光50a的方向与上述相对移动方向能随时正交的方式设有旋转机构36。

上述的三维测量机401与例如美国发明专利申请公开第2012/0105867号公报所揭示的形状测定装置同样地构成。不过，线光对被检测物在与X，Y平面平行的方向的扫描，相较于美国发明专利申请公开第2012/0105867号公报所记载的装置通过传感器部的移动来进行，本实施方式中则通过载台12的移动来进行，此点不同。此外，本实施方式中，亦可在线光对被检测物在与Z轴平行的方向的扫描时，驱动Z轴导件34及载台12的任一者。

在使用本实施方式的三维测量机401的测量方法，通过使用光切断法，将由一条线光构成的线状投影图案投影于被检测物的表面，并每于使线状投影图案扫描被检测物表面的全区时，从与投影方向不同的角度拍摄投影于被检测物的线状投影图案。接着，从被拍摄的被检测物表面的拍摄影像，就线状投影图案的长度方向的各像素使用三角测量原理等算出被检测物表面的自基准平面起的高度，以求出被检测物表面的三维形状。

此外，作为构成测量系统400的三维测量机，亦能使用与例如美国发明专利第7,009,717号说明书所揭示的光探针相同构成的装置。此光探针以两个以上的光学群构成，包含2以上的视野方向与2以上的投影方向。在一个光学群中包含一个以上的视野方向与一个以上的投影方向，至少一个视野方向与至少一个投影方向在光学群间不同，依视野方向所取得的数据，仅会通过依相同光学群的投影方向所投影的图案被生成。

测量系统400，亦可取代上述的三维测量机401、或除了上述的三维测量机以外进一步地，具备以光学方式检测对准标记的标记检测系56(参照图11)。标记检测系56能检测出例如形成于工件的对准标记。控制装置600通过使用标记检测系56分别正确地检测出至少三个对准标记的中心位置(三维坐标)，来算出工件(或载台12)的位置及姿势。此种标记检测系56，能包含例如立体摄影机而构成。亦可通过标记检测系56，以光学方式检测出预先形成于载台12上的最少三处的对准标记。

本实施方式中，控制装置600以上述方式使用三维测量机401扫描工件W的表面(对象面)，以取得其表面形状数据。接着，控制装置600使用该表面形状数据进行最小平方法处理而将工件上的对象面的三维位置及姿势与载台坐标系建立关联关系。此处，由于包含对被检测物(工件W)的上述测量中在内，载台12的6自由度方向位置通过控制装置600在载台坐标系上被管理，因此在工件的三维位置及姿势与载台坐标系建立关联关系后，包含三维造型的附加加工时在内，工件W的6自由度方向位置(亦即位置及姿势)的控制均能通过依照载台坐标系的载台12的开环控制进行。

本实施方式的测量系统400，除了可用于附加加工开始前的工件等的位置测量以外，亦可用于附加加工后的零件(工件)的形状检查，关于此点于后详述之。

图4显示光束造型系统500与搭载有工件W的载台12。如图4所示，光束造型系统500具备包含光源系510而射出光束的光束照射部520、供给粉状造型材料的材料处理部530、以及洒水头540(在图4中未图示，参照图11)。此外，光束造型系统500亦可不具备洒水头540。

光源系510如图5所示具备光源单元60、连接于光源单元60的光导引光纤62、配置于光导引光纤62的射出侧的双复眼光学系64、以及聚光透镜系66。

光源单元60具备外壳68与收纳于外壳68内部且彼此平行地排列成矩阵状的多个激光单元70。作为激光单元70，能使用进行脉冲振荡或连续波振荡动作的各种激光、例如碳酸气体激光、Nd：YAG激光、光纤激光、或GaN系半导体激光等的光源单元。

光导引光纤62是一将多数条光纤素线随机捆束构成的光纤束，具备个别连接于多个激光单元70的射出端的多个入射口62a与具有较入射口62a数量多的射出口的射出部62b。光导引光纤62将从多个激光单元70各个射出的多个激光束(以下适当地简称为“光束”)通过各入射口62a来接收并分配至多数个射出口，使各激光束的至少一部分从共通射出口射出。以此方式，光导引光纤62将从多个激光单元70各个射出的光束混合射出。由此，与使用单一激光单元的场合相较，能使总输出与激光单元70数量相应地增加。不过，在以单一激光单元即能取得充分的输出的场合，亦可不使用多个激光单元。

此处，射出部62b具有与如下说明的构成双复眼光学系64入射端的第1复眼透镜系的入射端的整体形状相似的剖面形状，在该剖面内以大致均等的配置设有射出口。因此，光导引光纤62，亦兼具将以上述方式混合的光束整形为与第1复眼透镜系的入射端的整体形状相似的整形光学系的作用。

双复眼光学系64用以使光束(照明光)的剖面强度分布一样，由在光导引光纤62后方的激光束的光束路(光路)上依序配置的第1复眼透镜系72、透镜系74、及第2复眼透镜系76构成。此外，在第2复眼透镜系76周围设有光阑。

此情形下，第1复眼透镜系72的入射面与第2复眼透镜系76的入射面设定成在光学上彼此共轭。又，第1复眼透镜系72的射出侧焦点面(在此处形成后述的面光源)、第2复眼透镜系76的射出侧焦点面(在此处形成后述的面光源)、及后述的聚光光学系82的光瞳面(入射光瞳)PP设定成在光学上彼此共轭。此外，本实施方式中，聚光光学系82的光瞳面(入射光瞳)PP与前侧焦点面一致(参照例如图4、图6、图7等)。

通过光导引光纤62而混合的光束射入双复眼光学系64的第1复眼透镜系72。由此，在第1复眼透镜系72的射出侧焦点面形成面光源、亦即多数个光源像(点光源)所构成的2次光源。来自此等多数个点光源的各个的激光光通过透镜系74而射入第2复眼透镜系76。由此，在第2复眼透镜系76的射出侧焦点面形成使多数个微小光源像一样地分布于既定形状的区域内而成的面光源(3次光源)。

聚光透镜系66将从上述3次光源射出的激光光作为照度分布均一的光束射出。

此外，通过第2复眼透镜系76的入射端的面积、聚光透镜系66的焦点距离等的优化，从聚光透镜系66射出的光束能视为平行光束。

本实施方式的光源系510，具备具有光导引光纤62与双复眼光学系64与聚光透镜系66的照度均一化光学系，使用此照度均一化光学系，将从多个激光单元70分别射出的光束混合，以生成剖面照度分布被均一化的平行光束。

此外，照度均一化光学系不限于上述的构成。亦可使用杆状积分器、准直透镜系等来构成照度均一化光学系。

光源系510的光源单元60连接于控制装置600(参照图11)，通过控制装置600，构成光源单元60的多个激光单元70的on/off被个别控制。由此，调整从光束照射部520照射于工件W(上的对象面)的激光束的光量(激光输出)。

光束照射部520如图4所示，除了光源系510以外，还具有依序配置于来自光源系510(聚光透镜系66)的平行光束的光路上的光束剖面强度转换光学系78及空间光调变器(SLM：Spatial Light Modulator)的一种亦即反射镜阵列80、使来自反射镜阵列80的光聚集的聚光光学系82。此处所谓空间光调变器是将往既定方向行进的光的振幅(强度)、相位或偏光状态在空间上予以调变的组件的总称。

光束剖面强度转换光学系78转换来自光源系510(聚光透镜系66)的平行光束的剖面的强度分布。本实施方式中，光束剖面强度转换光学系78将来自光源系510的平行光束转换成包含其剖面中心的区域的强度大致为零的甜甜圈状(环带状)的平行光束。光束剖面强度转换光学系78，在本实施方式中通过例如依序配置于来自光源系510的平行光束的光路上的凸型圆锥反射镜及凹型圆锥反射镜所构成。凸型圆锥反射镜，在其光源系510侧具有外周面为圆锥状的反射面，凹型圆锥反射镜由其内径较凸型圆锥反射镜的外径大的环状构件构成，在其内周面具有与凸型圆锥反射镜的反射面对向的反射面。此情形下，若以通过凹型圆锥反射镜中心的任意剖面观察，则凸型圆锥反射镜的反射面与凹型圆锥反射镜的反射面为平行。因此，来自光源系510的平行光束被凸型圆锥反射镜的反射面反射成放射状，此反射光束在凹型圆锥反射镜的反射面被反射，由此转换成环带状的平行光束。

本实施方式中，经由光束剖面强度转换光学系78的平行光束，如后所述通过反射镜阵列80及聚光光学系82而照射于工件。通过使用光束剖面强度转换光学系78转换来自光源系510的平行光束的剖面强度分布，而能变更从反射镜阵列80射入聚光光学系82的光瞳面(入射光瞳)PP的光束的强度分布。又，通过使用光束剖面强度转换光学系78转换来自光源系510的平行光束的剖面强度分布，而亦能实质地变更从聚光光学系82射出的光束在聚光光学系82的射出面的强度分布。

此外，光束剖面强度转换光学系78，不限于凸型圆锥反射镜与凹型圆锥反射镜的组合，亦可使用例如美国发明专利申请公开第2008/0030852号公报所揭示的绕射光学组件、远焦透镜、及圆锥旋转三棱镜系的组合来构成。光束剖面强度转换光学系78，只要是转换光束的剖面强度分布者即可，可考虑各种构成。依光束剖面强度转换光学系78的构成不同，亦能将来自光源系510的平行光束，非使在包含其剖面中心的区域的强度大致为零而使较在其外侧的区域的强度小。

反射镜阵列80在本实施方式中，具有在一面具有相对XY平面及XZ平面成45度(π/4)的面(以下为了说明方便而称为基准面)的底座构件80A、在底座构件80A的基准面上配置成例如P列Q行的矩阵状的例如M(＝P×Q)个的反射镜组件81_p，q(p＝1～P，q＝1～Q)、以及包含个别驱动各反射镜组件81_p，q的M个致动器(未图标)的驱动部87(在图4中未图示，参照图11)。反射镜阵列80，通过调整多数个反射镜组件81_p，q相对基准面的倾斜，而能实质地形成与基准面平行的较大反射面。

反射镜阵列80的各反射镜组件81_p，q，例如构成为能绕与各反射镜组件81_p，q的一方的对角线平行的旋转轴旋动，能将其反射面相对于基准面的倾斜角度设定成既定角度范围内的任意角度。各反射镜组件的反射面角度通过检测旋转轴的旋转角度的传感器、例如旋转编码器83_p，q(在图4中未图示，参照图11)来测量。

驱动部87例如包含电磁石或音圈马达作为致动器，各个反射镜组件81_p，q被致动器驱动而以非常高响应动作。

构成反射镜阵列80的多个反射镜组件中被来自光源系510的环带状平行光束照明的反射镜组件81_p，q的各个往对应其反射面的倾斜角度的方向射出反射光束(平行光束)，而射入聚光光学系82(参照图6)。此外，本实施方式中，虽关于使用反射镜阵列80的理由及使环带状平行光束射入反射镜阵列80的理由将于后述，但不一定要设为环带状，亦可使射入反射镜阵列80的平行光束的剖面形状(剖面强度分布)不同于环带形状，亦可不设置光束剖面强度转换光学系78。

聚光光学系82是数值孔径N.A.为例如0.5以上、较佳为0.6以上的高NA且低像差的光学系。聚光光学系82，由于是大口径、低像差且高NA，因此能将来自反射镜阵列80的多个平行光束聚光于后侧焦点面上。详细虽留待后述，但光束照射部520，能将从聚光光学系82射出的光束聚光成例如点状或狭缝状。又，聚光光学系82由于以一或多片的大口径透镜构成(在图4等，代表性地图示一片大口径透镜)，因此能使入射光的面积增大，由此，能较使用数值孔径N.A.小的聚光光学系的场合撷取更多量的光能量。因此，通过本实施方式的聚光光学系82而聚光的光束，极为尖锐而具有高能量密度，此事直接关联于提高基于造型的附加加工的加工精度。

本实施方式中，说明通过如后所述将载台12移动于与XY平面平行的扫描方向(图4中例如为Y轴方向)，一边使光束与在上端具有造型的对象面TAS的工件W相对扫描于扫描方向(SCAN方向)、一边进行造型(加工处理)的情形。此外，进行造型时，当然亦可在载台12往Y轴方向的移动中，使载台12移动于X轴方向、Z轴方向、θx方向、0y方向、及0z方向的至少一个方向。又，如后所述，通过激光束的能量使通过材料处理部530而被供给的粉状造型材料(金属材料)熔融。因此，如前所述，只要聚光光学系82所撷取的能量总量变大，则从聚光光学系82射出的光束的能量即变大，每单位时间能熔解的金属量即增加。而只要与其相应地提升造型材料的供给量与载台12的速度，则提升光束造型系统500的造型加工的产能。

然而，即使以如前述的手法大幅提高激光的总输出，现实上由于无法无限地使载台12的扫描动作高速化，因此并无法实现完全活用其激光功率的产能。为了解决此问题，本实施方式的造型装置100如后所述，非将点状光束的照射区域而将狭缝状光束的照射区域(以下称为一文字区域(参照图9(B)的符号LS))形成于应对齐造型的对象面TAS的面(以下称为造型面)MP(参照例如图4及图9(A))上，能一边相对形成该一文字区域LS的光束(以下称为一文字光束)于与其长度方向垂直的方向相对扫描工件W、一边进行造型(加工处理)。由此，能一口气处理较以点状光束扫描(SCAN)工件的情形宽广极多的面积(例如数倍至数十倍左右的面积)。此外，如后所述，本实施方式中，虽上述的造型面MP是聚光光学系82的后侧焦点面(参照例如图4及图9(A))，但造型面亦可是后侧焦点面附近的面。又，本实施方式中，造型面MP虽与聚光光学系82的射出侧的光轴AX成垂直，但亦可为非垂直。

作为设定或变更在造型面MP上的光束的强度分布的方法(例如，形成如上述的一文字区域的方法)，能采用例如控制射入聚光光学系82的多个平行光束的入射角度分布的方法。如本实施方式的聚光光学系82般将平行光聚光于一点的透镜系，以光瞳面(入射光瞳)PP中的平行光束LB(参照例如图4、图6等)的入射角度决定在后侧焦点面(聚光面)的聚光位置。此处的入射角度由a.射入聚光光学系82的光瞳面PP的平行光束相对与聚光光学系82的光轴AX平行的轴所构成的角度α(0≤α＜90度(π/2))、b.于光瞳面PP上以光轴AX上的点作为原点，而设定有与光轴AX正交的二维正交坐标系(X，Y)时射入光瞳面PP的平行光束往光瞳面PP(XY坐标平面)正射影的二维正交坐标系(X，Y)上相对基准轴(例如X轴(X≥0)的角度β(0≤β＜360度(2π))所决定。例如，对聚光光学系82的光瞳面PP成垂直地(与光轴成平行地)射入的光束聚光于光轴AX上，相对聚光光学系82(相对光轴AX)稍微倾斜的光束聚光于从该光轴AX上稍微偏离的位置。利用此关系，使来自光源系510的平行光束反射并使之射入聚光光学系82时，通过对射入聚光光学系82的光瞳面PP的多个平行光束LB的入射角(入射方向)赋予适当的角度分布，即能任意变更造型面MP内光束的强度分布、例如造型面MP中照射区域的位置、数量、大小、及形状的至少一个。因此，例如一文字区域、三行区域、缺损一文字区域等(参照图10)亦当然能容易地形成，且形成点状照射区域亦容易。

此外，本实施方式的聚光光学系82由于是其光瞳面(入射光瞳)PP与前侧焦点面为一致的构成，因此虽通过变更使用了反射镜阵列80的多个平行光束LB的入射角度，能正确且简便地控制该多个平行光束LB的聚光位置，但亦可是聚光光学系82的光瞳面(入射光瞳)与前侧焦点面非一致的构成。

又，只要形成于造型面的照射区域的形状及大小非为可变，则只要使用所欲形状的固体(solid)的反射镜，即亦能控制射入聚光光学系82的光瞳面的一个平行光束的入射角度而变更照射区域的位置。

然而，在进行对工件的附加加工(造型)的场合，不限于设定有其造型的目标部位的对象面的区域均为平坦面。亦即不限于能够进行一文字光束的相对扫描。在工件的轮廓边缘附近或实心区域与中空区域的边界附近的位置，边界倾斜、或变窄、或附有R角的类，难以适用一文字光束的相对扫描。举例而言，宽度宽的刷毛，由于难以涂满此种位置，因此必须有对应其的宽度窄的刷毛或细铅笔，亦即，实时且连续地自由区分使用刷毛与细铅笔。与此同样地，在工件的轮廓边缘附近或实心区域与中空区域的边界附近的位置，即产生要变更光束照射区域的扫描方向(相对移动方向)宽度或使照射区域的大小(例如一文字光束的长度)、数量或位置(光束的照射点位置)变化的要求。

因此，本实施方式中采用反射镜阵列80，控制装置600以非常高响应使各反射镜组件81_p，q动作，由此分别控制射入聚光光学系82的光瞳面PP的多个平行光束LB的入射角度。由此，设定或变更造型面MP上的光束的强度分布。此情形下，控制装置600，能于光束与对象面TAS(是设定有造型的目标部位TA的面，本实施方式中为工件W上的面)的相对移动中使造型面MP上的光束的强度分布、例如光束的照射区域的形状、大小、数量的至少一个变化。此情形下，控制装置600能连续地或断续地变更造型面MP上的光束的强度分布。例如，亦能于光束与对象面TAS的相对移动中使一文字区域的相对移动方向宽度连续地或断续地变化。控制装置600亦能按照光束与对象面TAS的相对位置使造型面MP上的光束的强度分布变化。控制装置600亦能按照被要求的造型精度与产能，使在造型面MP的光束的强度分布变化。

又，本实施方式中，控制装置600由于使用前述的旋转编码器83_p，q检测出各反射镜组件的状态(此处为反射面的倾斜角度)，由此实时监控各反射镜组件的状态，因此能正确地控制反射镜阵列80的各反射镜组件的反射面倾斜角度。

材料处理部530如图7所示具有：具有设于聚光光学系82的射出面下方的喷嘴构件(以下简称为喷嘴)84a的喷嘴单元84、通过配管90a连接于喷嘴单元84的材料供给装置86、以及通过配管分别连接于材料供给装置86的多个例如两个的粉末匣88A，88B。图7是显示从-Y方向观看较图4的聚光光学系82下方的部分。

喷嘴单元84具备在聚光光学系82下方延伸于X轴方向且具有供给造型材料的粉末的至少一个供给口的喷嘴84a、以及支撑喷嘴84a的长度方向两端部且各上端部连接于聚光光学系82的壳体的一对支撑构件84b，84c。在一方的支撑构件84b通过配管90a连接有材料供给装置86的一端(下端)，在内部形成有连通配管90a与喷嘴84a的供给路径。本实施方式中，喷嘴84a配置于聚光光学系82的光轴的正下方，在下面(底面)设有后述的多个供给口。此外，喷嘴84a不一定要配置于聚光光学系82的光轴上，亦可配置于从光轴往Y轴方向的一侧些许偏离的位置。

在材料供给装置86的另一端(上端)连接有做为对材料供给装置86的供给路径的配管90b，90c，分别通过配管90b，90c而于材料供给装置86连接有粉末匣88A，88B。在一方的粉末匣88A收容有第1造型材料(例如钛)的粉末。又，在另一方的粉末匣88B收容有第2造型材料(例如不锈钢)的粉末。

此外，本实施方式中，造型装置100虽为了将2种类的造型材料供给至材料供给装置86而具备两个粉末匣，但造型装置100所具备的粉末匣亦可为一个。

从粉末匣88A，88B对材料供给装置86的粉末的供给，虽亦能使粉末匣88A，88B的各个具有强制对材料供给装置86供给粉末的功能，但在本实施方式使材料供给装置86具有配管90b，90c切换的功能，且亦具有从粉末匣88A，88B的任一方利用真空吸引粉末的功能。材料供给装置86连接于控制装置600(参照图11)。在造型时，通过控制装置600，使用材料供给装置86进行配管90b，90c的切换，来自粉末匣88A的第1造型材料(例如钛)的粉末与来自粉末匣88B的第2造型材料(例如不锈钢)的粉末被择一地供给至材料供给装置86，从材料供给装置86通过配管90a将任一方的造型材料粉末供给至喷嘴84a。此外，亦可通过变更材料供给装置86的构成，而能在必要的场合同时将来自粉末匣88A的第1造型材料与来自粉末匣88B的第2造型材料对材料供给装置86供给，并将两个造型材料的混合物通过配管90a供给至喷嘴84a。此外，亦可将能连接于粉末匣88A的喷嘴与能连接于粉末匣88B的另一喷嘴设于聚光光学系82下方，在造型时从任一喷嘴供给粉末或从或两喷嘴供给粉末。

又，控制装置600能调整从粉末匣88A，88B通过材料供给装置86供给至喷嘴84a的造型材料的每单位时间的供给量。例如，通过调整从粉末匣88A，88B的至少一方对材料供给装置86供给的粉末量，即能调整通过材料供给装置86供给至喷嘴84a的造型材料的每单位时间的供给量。例如，通过调整来自粉末匣88A，88B的对材料供给装置86的粉末供给所利用的真空等级，即能调整供给至喷嘴84a的造型材料的每单位时间的供给量。或者，亦能设置从材料供给装置86供给至配管90a粉末量的阀，以调整供给至喷嘴84a的造型材料的每单位时间的供给量。

此处，图7中虽未图示，但实际上，在喷嘴84a的下面(底面)如图8所示，在X轴方向以等间隔形成有多个例如N个供给口91_i(i＝1～N)，各供给口91_i能通过开闭构件93_i个别地开闭。此外，图8中，为了图示方便，供给口91_i作为一例图示有12个，且为了了解供给口与开闭构件的关系而图示有两者。然而实际上形成有较12个多的数量的供给口，且相邻供给口间的分隔的部分更为狭窄。不过，只要供给口涵盖喷嘴84a的长度方向大致全长来配置，则供给口的数量不论是几个均可。例如，供给口亦可为涵盖喷嘴84a的长度方向大致全长的一个狭缝状开口。

开闭构件93_i，如于图8中针对第k个的开闭构件93_k赋予箭头而代表性地显示，能滑动驱动于+Y方向及-Y方向，以将供给口91_i开闭。开闭构件93_i并不限于滑动驱动，亦可是能以一端部为中心往倾斜方向旋动的构成。

各开闭构件93_i利用控制装置600通过未图标的致动器被驱动控制。控制装置600按照造型面上的光束的强度分布、例如形成于造型面上的光束的照射区域的形状、大小、配置等的设定(或变更)，而使用各开闭构件93_i开闭控制多个例如N个的供给口91_i的各个。由此，材料处理部530供给造型材料的供给动作受到控制。此情形下，通过控制装置600选择多个供给口91_i中的至少一个供给口，仅关闭该被选择的至少一个供给口的开闭构件93_i被开放控制、例如被驱动于-Y方向。因此，本实施方式中，能仅从多个例如N个的供给口91_i中的一部分供给造型材料。

又，控制装置600亦能利用通过前述材料供给装置86供给至喷嘴84a的造型材料的每单位时间的供给量控制、以及使用了任意开闭构件93_i的开闭控制的至少一方，来调整来自以该开闭构件93_i开闭的供给口91_i的造型材料的每单位时间供给量。控制装置600按照造型面上的光束的强度分布、例如形成于造型面上的光束的照射区域的形状、大小、配置等的设定(或变更)决定来自任意供给口91_i的造型材料的每单位时间供给量。控制装置600例如根据前述的一文字区域的扫描方向宽度决定来自各供给口91_i的每单位时间供给量。

此外，亦可构成为能通过各开闭构件93_i调整各供给口91_i的开度。此情形下，控制装置600亦可按照例如前述的一文字区域的扫描方向宽度来调整各开闭构件93_i的各供给口的开度。

此外，供给造型材料的粉末的至少一个供给口亦可为可动。例如亦可于喷嘴84a的下面形成一个延伸于X轴方向的狭缝状供给口，并使喷嘴84a相对一对支撑构件84b，84c能移动于例如X轴方向与Y轴方向的至少一方，而控制装置600则按照造型面上的光束的强度分布的变更、亦即光束的照射区域的形状、大小、位置的变更，来移动在下面形成有供给口的喷嘴84a。此外，亦可使喷嘴84a在Z轴方向为可动。

或者，亦可将喷嘴84a以本体部与相对该本体部能在例如XY平面内移动于X轴方向与Y轴方向的至少一方且于其底面形成有供给口的至少两个可动构件构成，并由控制装置600按照造型面上的光束的强度分布的变更使可动构件的至少一部分移动。此情形下亦同样地亦可使可动构件的至少一部分在Z轴方向为可动。

又，多个供给口中的一个供给口与另一供给口亦可为能相对移动的构成。或者，例如上述一个供给口的Y轴方向位置与上述另一个供给口的Y轴方向位置亦可为不同。或者，上述一个供给口的Z轴方向位置与上述另一个供给口的Z轴方向位置亦可为不同。

此外，至少一个供给口的移动，不仅配合光束的强度分布的设定或变更来进行，亦可因别的目的使其移动。

如前所述，设于喷嘴84a的多个供给口91_i与聚光光学系82的光轴正交而在X轴方向涵盖喷嘴84a全长以等间隔配置且于相邻供给口91_i彼此之间仅有些微间隙。因此，如以图9(A)中的黑箭头所示，只要从喷嘴84a的多个供给口91_i的各个将粉末状造型材料PD沿着与聚光光学系82的光轴AX平行的Z轴方向往正下方供给，则会对聚光光学系82的光轴AX正下方的前述一文字区域LS(一文字光束的照射区域)供给该造型材料PD。此情形下，来自喷嘴84a的造型材料PD的供给，能通过利用造型材料PD的自重或施加了些微喷出压力的喷出动作进行。因此，不需要如对造型的对象面从倾斜方向供给造型材料的场合般用以产生导引造型材料的供给的气流的产生机构等的复杂机构。又，若能如本实施方式般对工件以极近距离垂直地供给造型材料，则在确保造型的加工精度方面极为有利。

此外，亦可于喷嘴84a设置气体供给口。从该气体供给口供给的气体，亦可为了导引造型材料的供给而使的流动，或为了别的目的例如使有助于造型的气体流动。

本实施方式中，由于环带状的平行光束照射于反射镜阵列80，因此来自反射镜阵列80的反射光束射入聚光光学系82的周缘附近的部分区域(N.A.较大的部分区域)，并经由位于聚光光学系82的射出端、亦即位于光束照射部520射出端的终端透镜的与光轴相距一距离的周缘部区域，聚光于聚光光学系82的造型面MP(与本实施方式中聚光光学系82的后侧焦点面一致)(参照图4)。亦即，仅通过通过同一聚光光学系82的周缘附近部分的光形成例如一文字光束。因此，与将经由各个光学系的光聚光于同一区域以形成光束点(激光点)的情形相较，能形成更高质量的光束点。又，本实施方式，能限制对设于聚光光学系82射出面(下端面)的中央下方的喷嘴84a的光束照射。因此，本实施方式中，能将来自反射镜阵列80的反射光束均利用于光束点的形成，且不需于聚光光学系82的入射面侧的与喷嘴84a对应的部分设置用以限制光束照射于喷嘴84a的遮光构件等。因上述理由，而通过环带状的平行光束照明反射镜阵列80。

此外，位于聚光光学系82射出端的光学构件至少于从其射出侧的面的光轴离开的区域形成光学面，只要能通过该光学面将光束聚光于造型面(后侧焦点面)即可。因此，此光学构件，在包含光轴的区域中射出面与入射面的至少一方亦可为与聚光光学系82的光轴垂直的平面，或者于包含光轴的区域形成孔。亦可通过在包含光轴的中央部区域开孔的甜甜圈状的聚光透镜构成位于聚光光学系82射出端的光学构件。

此外，为了限制从聚光光学系82射入喷嘴84a的光束，亦可将例如图7中以二点链线显示的限制构件85设于聚光光学系82的入射面侧(例如光瞳面PP)。通过限制构件85限制来自聚光光学系82的光束对喷嘴84a的入射。作为限制构件85虽能使用遮光构件，但亦可使用减光滤光器等。此种情形下，射入聚光光学系82的平行光束亦可为剖面圆形的平行光束，亦可为环带状的平行光束。若为后者，由于光束不会照射于限制构件85，因此能将来自反射镜阵列80的反射光束均利用于光束点的形成。

此外，虽不一定要将从聚光光学系82射入喷嘴84a的光束完全遮蔽，但为了防止来自聚光光学系82的光束射入喷嘴84a，亦可仅从聚光光学系82的终端透镜的射出面的在Y轴方向分离于光轴两侧的周缘部区域(例如两个圆弧区域)射出光束。

洒水头540(参照图11)用于所谓淬火时。洒水头540具有供给冷却液(冷却水)的供给口，用以将冷却液对冷却对象物喷射。洒水头540连接于控制装置600(参照图11)。控制装置600在进行淬火时控制光源单元60，将来自光束照射部520的光束的热能量调节成适于淬火的值。接着，控制装置600，能在对工件表面照射光束以使的呈高温后，通过洒水头540将冷却液对该高温部喷射以使的急冷，由此进行淬火。此情形下，亦能在通过三维造型对工件进行的附加加工同时进行淬火步骤。此外，在与附加加工同时进行淬火步骤的场合，作为造型材料较佳为使用淬火性良好的金属。

本实施方式中，在对工件的附加加工时等，如将图4及图4的圆A内放大显示的图9(A)所示，通过聚光光学系82周缘部附近且通过喷嘴84a的+Y侧及-Y侧(工件W(载台12)的扫描方向前方及后方)的光路的光束(在图9(A)为了方便而显示为光束LB1₁，LB1₂)聚光于喷嘴84a的正下方，以X轴方向(图9(A)中的纸面正交方向)作为长度方向的一文字区域LS形成于造型面上(参照图9(B))，对形成该一文字区域LS的一文字光束，通过喷嘴84a的多个供给口91_i沿着与聚光光学系82的光轴AX平行的Z轴(沿着包含光轴AX的XZ面)供给粉末状的造型材料PD。由此，在喷嘴84a正下方形成延伸于X轴方向的线状熔融池WP。又，此种熔融池WP的形成是一边将载台12扫描于扫描方向(图9(A)中为+Y方向)、一边进行的。由此，能形成涵盖一文字光束(熔融池WP)的长度方向(X轴方向)长度的既定宽度的焊珠(熔融凝固后的金属)(Bead)BE。

此情形下，例如不减少射入聚光光学系82的平行光束LB的数量，而以一文字光束的X轴方向宽度或Y轴方向宽度、或两者和缓变窄的方式，调整射入聚光光学系82的多个平行光束LB的入射角度的情形，光束的聚光密度(能量-密度)变高。因此，通过相应于此地，增加每单位时间的粉末(造型材料)的供给量且提升对象面TAS的相对移动速度，即能将所形成的焊珠BE的层厚度保持于一定且以高等级保持产能。不过，并不限于此种调整方法，亦能使用其他调整方法来将所形成的焊珠BE的层厚度保持于一定。例如，亦可按照一文字光束的X轴方向宽度或Y轴方向宽度、或两者宽度调节多个激光单元70中至少一个的激光输出(激光束的能量)，亦可变更从反射镜阵列80射入聚光光学系82的平行光束LB的数量。此情形下，相较于上述调整方法虽产能略微降低，但调整简便。

在本实施方式的造型装置100设有接收来自聚光光学系82的光束而进行测量处理的测量装置110。例如，测量装置110能接收来自聚光光学系82的光束以测量光束的光学特性等。本实施方式中，测量装置110用于管理光束的强度分布。本实施方式中，测量装置110测量在聚光光学系82的后侧焦点面(在本实施方式中与造型面MP一致)的光束的强度分布、聚光光学系82的光瞳面PP(在本实施方式中与前侧焦点面一致)中光束的强度分布。

测量装置110如图12所示，具有构成载台12的上面一部分的测量构件92与收容于载台12内部的剩余构成部分。

图13是以立体图显示测量装置110的一部分且为配置于载台12内部的构成部分与测量构件92。如图13所示，测量装置110具备测量构件92、第1光学系94、光学系单元95、以及受光器96。

测量构件92以上面与载台12的剩余部分成同高(同一面)的状态配置于形成在载台12上面的圆形开口内。测量构件92具有能供来自聚光光学系82的光束透射的以例如石英等形成的基材，在该基材表面通过铬等金属的蒸镀形成有兼为反射膜的遮光膜，在该遮光膜的中央部形成有圆形的开口92a。因此，测量构件92的上面包含遮光膜的表面与开口92a内的基材表面。此外，遮光膜形成为非常薄，以下说明中，视为遮光膜的表面与开口92a内的基材表面位于同一面内来说明。又，虽亦可不形成遮光膜，但通过形成遮光膜，在测量时能期待抑制眩光(flare)等的影响的效果。

第1光学系94配置于测量构件92下方。经由测量构件92的开口92a的光束射入第1光学系94。此外，本实施方式中，第1光学系94虽是准直光学系，但亦可非为准直光学系。

光学系单元95具有于中心设有旋转轴101a的圆形旋转板101。在旋转板101，以旋转轴101a为中心相隔既定角度间隔配置有开口部97与透镜(第2光学系)98。通过旋转轴101a的旋转、亦即旋转板101的旋转，能将开口部97与透镜98的任一者选择性地配置于经由第1光学系94的光的光路上(对应光轴AX1的位置)。旋转轴101a的旋转在控制装置600的指示下通过驱动装置102(在图13中未图示，参照图11)进行。

开口部97使从第1光学系94射出的平行光保持其状态通过。通过将此开口部97配置于经由聚光光学系82的光束的光路上且使第1光学系94或构成第1光学系94的至少一个光学组件移动，在受光器96，即能测量聚光光学系82的光瞳面(入射光瞳)PP(在本实施方式与前侧焦点面一致)中的光束的强度分布。此外，测量装置110亦可不能测量聚光光学系82的光瞳面(入射光瞳)PP的强度分布。此情形下，透镜98亦可为固定。

透镜98与第1光学系94一起构成中继光学系，使形成有开口92a的测量构件92的上面与受光器96的受光组件(后述)的受光面在光学上共轭。

受光器96具有由二维CCD等构成的受光组件(以下称为“CCD”)96a与例如电荷传送控制电路等的电路96b。此外，作为受光组件96a，当然亦可使用CMOS影像传感器。受光器96的受光结果(受光数据)输出至控制装置600(参照图11)。CCD96a具有充分的面积以接收通过开口92a射入第1光学系94而从第1光学系94射出并通过开口部97的所有平行光。又，CCD96a的受光面通过以第1光学系94与透镜98构成的中继光学系而与测量构件92的上面(开口92a的形成面)在光学上共轭。又，CCD96a的各像素具有在通过上述中继光学系会聚的光束的照射区域内包含多个像素的尺寸。在CCD96a设定有一个或多个基准像素，该基准像素与载台12的基准点、例如中心点的位置关系为已知。因此，控制装置600可从受光器96的输出得知射入CCD96a的光束与基准像素的位置关系，能取得载台坐标系内光束的位置信息(例如光束的聚光位置信息)。

此外，CCD96a的受光面在测量构件92的上面(基材表面)一致于聚光光学系82的后侧焦点面(造型面MP)且开口部97配置于经由开口92a及第1光学系94的光束的光路上的状态下，与聚光光学系82的光瞳面共轭。

又，亦可取代开口部97而将光学系(光学构件)配置于旋转板101，并使CCD96a的受光面与聚光光学系82的光瞳面共轭。又，在进行测量时，亦可将测量构件92的上面配置于从聚光光学系82的后侧焦点面往光轴AX方向偏离的位置。

又，光学系单元95并不限于上述者。例如，亦可不使用旋转板101，而例如以可动构件保持透镜98，并通过使该可动构件移动于与光轴垂直的方向(例如沿着X轴方向)移动以插拔透镜98。

从上述说明可清楚得知，本实施方式中，由于包含测量构件92的测量装置110被设于能于6自由度方向移动自如的载台12，因此发挥测量装置110的受光部功能的测量构件92，能一边移动于与聚光光学系82的射出面侧的光轴AX平行的Z轴方向、与光轴AX垂直的X轴、Y轴方向的至少一方向，一边接收来自聚光光学系82的光束。

在聚光光学系82的后侧焦点面的光束的强度分布的测量，例如以如下方式进行。

控制装置600首先根据位置测量系28及线性编码器24₁～24₆的测量值，将平面马达26及伸缩机构16₁～16₆基于已知的目标值(设计信息等)予以控制以移动载台12，将测量构件92的开口92a定位于聚光光学系82的光轴AX上的位置。

又，控制装置600通过驱动装置102旋转旋转板101，并将透镜98配置于经由开口92a及第1光学系94的光束的光路上。接着，在此状态下，根据通过透镜98而会聚于CCD96a的受光面上的光束的受光结果亦即受光数据(设为LRD1，参照图11)，测量在聚光光学系82的后侧焦点面的光束的强度分布。

图14(A)是沿着测量装置110的光轴AX1及聚光光学系82的光轴AX展开显示测量在聚光光学系82的后侧焦点面的光束的强度分布时的光学配置(不过，省略较聚光光学系82上游侧的部分的图示)。此时，反射镜阵列80的各反射镜组件81_p，a的反射面被设定成在后侧焦点面中能取得所欲的光束的强度分布(光束的照射区域的形状、大小、配置等)的设计上的角度。

在图14(A)所示的光学配置中，控制装置600从光源单元60的至少一个激光单元70使激光束振荡，从光源系510射出平行光束后，该平行光束通过反射镜阵列80的多个反射镜组件81_p，q被分别反射，成为多个平行光束射入聚光光学系82。射入聚光光学系82的多个平行光束通过聚光光学系82被聚光于后侧焦点面，射入位于该后侧焦点面或其附近的开口92a。

通过开口92a的光通过第1光学系94及透镜98所构成的中继光学系，在测量构件92的光学共轭面亦即CCD96a的受光面上被聚光。因此，CCD96a的受光面的强度分布是在测量构件92上面内的光束的强度分布。通过CCD96a接收具有该强度分布的光束，经光电转换而取得的受光数据LRD1从受光器96(电路96b)被发送至控制装置600(参照图11)。

因此，控制装置600一边根据线性编码器24₁～24₆的测量值通过伸缩机构16₁～16₆使载台12在Z轴方向步进移动，一边进行上述受光数据LRD1的撷取，根据该撷取的受光数据LRD1，找出例如形成于CCD96a的受光面的光束的照射区域面积为最小的Z轴方向位置。形成于CCD96a的受光面的光束的照射区域面积成为最小为测量构件92的上面一致于聚光光学系82的后侧焦点面且于开口92a内形成最尖锐的光束照射区域之时。因此，控制装置600能根据来自受光器96的受光数据LRD1，将接收光束的像素数量为最少的载台12的Z位置判断为测量构件92的上面与后侧焦点面一致的Z位置。本实施方式中，由于将后侧焦点面设为造型面MP，因此控制装置600能根据在该Z位置的受光数据LRD1，求出在造型面MP的光束的强度分布(光束的照射区域的形状、大小、配置等)。在造型面MP的光束的强度分布(光束的照射区域的形状、大小、配置等)与所欲状态不同的场合，控制装置600即调整例如反射镜阵列80的多个反射镜组件81_p，q的至少一部分的角度，以将在造型面MP的光束的强度分布调整成所欲状态。

又，能从在测量构件92上面与后侧焦点面一致的状态下的CCD96a的受光面的光束的强度分布与一个或多个基准像素的位置关系，求出在造型面MP(聚光光学系82的后侧焦点面)的光束的照射区域于载台坐标系上的位置等。

此外，在聚光光学系82的后侧焦点面的Z位置为已知，且能判断该Z位置未变化的场合，则可不进行Z轴方向的步进移动。

本实施方式中，控制装置600在进行上述的在造型面MP的光束的强度分布(光束的照射区域的形状、大小、配置等)测量后，进行如下说明的在聚光光学系82的光瞳面(入射光瞳)PP的光束的强度分布的测量。

在聚光光学系82的光瞳面(入射光瞳)PP(在本实施方式中与前侧焦点面一致)的光束的强度分布的测量，例如以如下方式进行。

上述的在造型面MP的光束的强度分布(光束的照射区域的形状、大小、配置等)测量结束后，控制装置600在将载台12的位置维持于测量构件92的上面(开口92a的形成面)为聚光光学系82的光轴AX上的位置且为与造型面MP相同高度的位置的状态下，通过驱动装置102使旋转板101旋转，以将开口部97配置于经由开口92a及第1光学系94的光束的光路上。接着，在此状态下，进行在光瞳面PP的光束的强度分布的测量。

图14(B)是沿着测量装置110的光轴AX1及聚光光学系82的光轴AX展开显示进行在光瞳面PP的光束的强度分布测量时的光学配置(不过，省略较聚光光学系82上游侧的部分的图示)。如图14(B)所示，在此状态下，由于在光束的光路上配置有开口部97，因此经由第1光学系94的平行光即直接射入构成受光器96的CCD96a。此情形下，CCD96a的受光面能视为配置于与聚光光学系82的光瞳面PP共轭的位置，能接收与在该光瞳面PP的光束的强度分布对应的光束。因此，控制装置600撷取受光器96的受光数据(设为LRD2，参照图11)，并根据该受光数据LRD2求出在光瞳面PP的光束的强度分布。接着，将该求出的强度分布的数据储存于内存。

控制装置600能根据在光瞳面PP的光束的强度分布，调整例如反射镜阵列80的多个反射镜组件81_p，q的至少一部分的角度。

此外，控制装置600虽可每于测量在造型面MP的光束的强度分布时进行在光瞳面PP的光束的强度分布的测量，但亦可以每于进行既定次数在造型面MP的光束的强度分布测量时进行一次的频率来进行。

图11显示有表示以造型装置100的控制系为中心构成的控制装置600的输出入关系的方块图。控制装置600包含工件站(或微电脑)等，统筹控制造型装置100的构成各部。

以上述方式构成的本实施方式的造型装置100的基本功能为对既有零件(工件)通过三维造型附加所欲的形状。工件被投入造型装置100，在被正确地附加了所欲形状后从造型装置100搬出。此时，该附加的形状的实际形状数据从装置送至外部装置例如上位装置。以造型装置100进行的一连串作业以自动化方式进行，关于工件的供给，可将汇整于托板的一定量作为一个批量，以批量单位予以投入。

图15显示与控制装置600的一连串处理算法对应的流程图。以下流程图中各步骤的处理(包含判断)虽通过控制装置600进行，但以下除了特别必要的场合以外，关于控制装置600的说明省略。

在从外部将开始指令输入控制装置600后，即开始依据图15的流程图的处理。

首先，在步骤S2，将显示批量内工件编号的计数器的计数值n予以初始化(n←1)。

在次一步骤S4，将搭载有附加加工前的1批量的工件的托板(未图示)从外部搬入造型装置100内的既定搬出入位置。此搬入系依据控制装置600的指示而通过未图标的搬出入装置进行。此处，1批量为例如i×j个，i×j个的工件能以i列j行的矩阵状配置搭载于托板上。亦即，在托板上面，以i列j行的矩阵状配置设定有工件的搭载位置(载置位置)，在各个搭载位置搭载(载置)有工件。例如在各搭载位置分别附有标记，各标记在托板上的位置为已知。以下，1批量例如为4×5＝20个，在托板上面，以4列5行的矩阵状配置附有标记，在各标记上搭载有工件。例如，批量内的第1～第5个的工件分别配置于1列1行～1列5行的位置，第6～第10个的工件分别配置于2列1行～2列5行的位置，第11～第15个的工件分别配置于3列1行～3列5行的位置，第16～第20个的工件分别配置于4列1行～4列5行的位置。

在次一步骤S6，将批量内的第n个工件从托板取出并搭载于载台12。此时移动系统200位于装载/卸除位置，该装载/卸除位置设定在造型装置100内的设置有搬送系统300的位置附近。又，此时载台12处于前述的基准状态(Z，θx，θy，θz)＝(Z₀，0，0，0)，其XY位置与通过位置测量系28测量的滑件10的X，Y位置一致。

具体而言，控制装置600参照计数值n确定出待取出的工件于托板上的位置(i，j)，且对搬送系统300赋予将位于该确定出的位置(i.j)的工件取出的指示。按照此指示，通过搬送系统300将工件从托板上取出而搭载于载台12上。例如，在n＝1的场合，位于托板上的第1列1行的位置的工件被取出而搭载于载台12上。

其次，在步骤S7，使搭载有工件W的载台12移动至测量系统400(传感器部38)下方。此载台12的移动是通过控制装置600根据位置测量系28的测量信息控制平面马达26以使移动系统200在底座BS上驱动于X轴方向(及Y轴方向)来进行的。在此移动中，载台12亦被维持前述的基准状态。

在次一步骤S8，使用测量系统400，进行搭载于处于基准状态的载台12上的工件W上的对象面TAS的至少一部分在三维空间内的位置信息(在本实施方式中为三维形状信息)的测量。在此测量以后，即能根据此测量结果，在载台坐标系(基准坐标系)上通过开环控制管理工件W上的对象面TAS的6自由度方向位置。

在次一步骤S9，将搭载有已结束对象面TAS至少一部分的位置信息(形状信息)测量的工件W的载台12，与前述同样地移动至光束造型系统500(喷嘴单元84)下方。

在次一步骤S10，对载台12上的工件施加附加与3D数据对应的形状的三维造型的附加加工。此附加加工以下述方式进行。

亦即，控制装置600将待通过附加加工附加的形状(从附加加工后所制作的物体的形状去除作为附加加工对象的工件的形状后的形状)的三维CAD数据作为三维造型用的数据，转换为例如STL(Stereo Lithography)数据，进而从此三维STL数据生成在Z轴方向切片的各层(Layer)的数据。接着，控制装置600根据各层的数据，为了进行对工件的各层的附加加工，控制移动系统200及光束造型系统500，针对各层反复进行如下动作：一边将载台12扫描于扫描方向、一边进行前述的一文字区域的形成及对一文字光束的来自喷嘴84a的造型材料的供给所致的线状熔融池的形成。此处，附加加工时工件上的对象面的位置及姿势的控制是考虑先前测量的对象面的位置信息(在本实施方式中为形状信息)而进行的。例如，使用测量系统400取得的工件W的对象面TAS的位置信息(形状信息)用于将工件W的对象面TAS上的目标部位TA对齐于在造型面MP的光束的照射区域。此外，控制装置600根据使用测量系统400而取得的工件W的对象面TAS的位置信息(形状信息)亦控制光束造型系统500。作为此控制的内容，按照先前作为设定或变更造型面上的光束的强度分布、例如形成于造型面上的光束的照射区域的形状、大小、配置等的方法所说明的光束照射部520的各种控制及光束的强度分布的设定或变更来进行的、材料处理部530供给造型材料的供给动作所关联的所有各种控制内容均有包含。

此处，以上的说明中，以工件W的设定为附加加工的目标部位TA的对象面(例如上面)TAS，为通过调整载台12的倾斜而设定成与聚光光学系82的光轴垂直的面(与XY平面平行的面)的平面作为前提，来进行伴随载台12的扫描动作的造型。然而，工件的设定为附加加工的目标部位的对象面，不限于一定要为能使用一文字光束的平面。可是，本实施方式的造型装置100具备能将搭载有工件的载台12的6自由度方向位置设定成任意位置的移动系统200。因此，此种情形下，控制装置600根据使用测量系统400测量的工件的三维形状，控制移动系统200及光束造型系统500的光束照射部520，一边将造型面MP上的光束照射区域的X轴方向宽度调整成对齐于造型面MP的工件W上的对象面(例如上面)能视为可在造型面MP上的光束照射区域内进行附加加工的平坦的程度，一边通过喷嘴84a的各开闭构件93_i进行各供给口91_i的开闭操作，从必要的供给口将造型材料供给至照射于照射区域的光束。由此，即使工件上面(对象面)非为平坦，亦能对必要的部分施加造型。

此外，亦可在进行基于焊珠层叠的造型时，以在造型面的照射区域的X轴方向宽度小的光束进行附加加工(焊珠形成)，在形成较大面积的平面后，使用使在造型面的照射区域的X轴方向宽度增大的一文字光束，对平面上进行附加加工(焊珠形成)。例如亦可在对有凹凸的对象面上进行造型时，以在造型面的照射区域的X轴方向宽度小的光束进行填埋凹部的附加加工(焊珠形成)而形成平面后，使用使在造型面MP的照射区域的X轴方向宽度增大的一文字光束，对该平面上进行附加加工(焊珠形成)。此种情形下当然亦同样地，从按照在造型面MP的光束的照射区域大小(宽度)变化而选择的一个或多个供给口供给造型材料的粉末。

在对工件W的附加加工结束后，在步骤S11，将搭载有附加加工完毕的工件W的载台12移动至测量系统400下方。

在次一步骤S12，使用测量系统400的三维测量机401检查载台12上的工件形状。具体而言，控制装置600在将该工件搭载于载台12上的状态下使用三维测量机401测量附加加工完毕的工件的三维形状，求出所测量的工件的三维形状相对于从设计值求出的附加加工完毕工件的三维形状的尺寸误差。此处，成为检查对象的附加加工完毕的工件(载台12上的工件)，包含仅施加了最初附加加工的工件及在附加加工后施加了后述修正加工的工件两者。

在检查结束后，次一步骤S14中，通过判断以检查而得到的尺寸误差是否为预定的阈值以下，来进行附加加工的合格与否判定、亦即进行是否合格的判断。接着，在此步骤S14的判断为肯定的情形，亦即为合格的情形，即进至步骤S15。

另一方面，在步骤S14的判断为否定的情形，亦即不合格的情形，即移行至步骤S19，将搭载有工件的载台12移动至光束造型系统500下方后，在步骤S20中对搭载于载台12上的工件进行修正加工。此修正加工，例如根据通过先前检查取得的尺寸误差，以极力使该尺寸误差成为零的方式，与基于一般3D打印机的造型同样地使用来自光束造型系统500的光束照射部520的光束(例如点状光束)一边使载台12在静止状态或极低速地移动一边形成熔融池，由此来进行。此情形下，依检查的结果取得的尺寸误差为正(plus)值的情形，亦即通过附加加工而于工件的对象面上附加了较必要程度以上厚的形状的情形，必须将多余部分的造型材料除去。本实施方式中，控制装置600在不进行造型材料的供给的情况下使来自光束造型系统500的光束照射部520的光束照射于工件对象面上的多余形状部分以使该部分的造型材料融化，并使载台12一边急加速、急减速一边移动，而将融化的造型材料从工件对象面上除去。此外，亦可除使载台12一边急加速、急减速一边移动的方式外再追加下述装置或者取而代的地，将用以吹散融化的造型材料的压缩空气的喷出装置设于光束造型系统500。或者，亦可不通过光束融化造型材料，以可将用以机械式除去多余造型材料的具有刃物等的除去装置设于光束造型系统500内。不论是何者，最好是将用以回收从工件对象面上除去的造型材料(融化的造型材料或以机械式除去的造型材料)的回收装置设于光束造型系统500内。虽亦可将回收装置与喷嘴84a完全独立设置，但于喷嘴设有不熔融的多余粉状造型材料的回收口时，亦可将该回收口兼用为上述除去的造型材料的回收口。

在上述修正加工结束后，返回至步骤S11，将搭载有修正加工完毕工件的载台12移动至测量系统400下方后，在次一步骤S12使用测量系统400的三维测量机401检查载台12上的工件的形状。接着，在步骤S14，进行附加加工的合格与否判定、亦即是否合格的判断。接着，当再度在步骤S14的判断为否定的情形(为不合格的情形)，则在其后反复步骤S19、S20、S11、S12、S14的循环处理(包含判断)，施加必要的进一步修正加工，直至在步骤S14的判断为肯定为止，亦即修正加工后的形状的检查结果成为合格为止。

在步骤S15，将搭载有附加加工完毕(包含修正加工完毕)的工件的载台12移动至前述的装载/卸除位置。

在次一步骤S16，使搭载于载台12上的加工完毕的批量内的第n个工件返回至托板。具体而言，控制装置600参照计数值n确定出托板上的位置，对搬送系统300赋予用以使工件返回至托板上确定出的位置的指示。按照此指示，通过搬送系统300，附加加工完毕的工件从载台12上被取出而被返回至托板上所确定出的位置。与上述的对搬送系统300指示相反地，控制装置600，将在前一刻在步骤S12中进行的工件形状检查所得到的、被附加的形状的实际形状数据送至外部的装置例如上位装置。

在执行步骤S16的处理后，移行至步骤S22。在此时刻，在载台12上不存在工件。在步骤S22，使计数器的计数值n增加1(n←n+1)。

在次一步骤S24，判断计数值n是否超过N(N为1批量的工件的数量，在本实施方式中为N＝20)。接着，在步骤S24的判断为否定的情形，亦即于批量内存在处理未结束工件的情形，即返回至步骤S6，反复步骤S6～S24直至在步骤S24判断为肯定为止。由此，对批量内的第2个以后的工件进行上述的一连串处理(包含判断)。接着，对批量内的所有工件的处理结束，而在步骤S24的判断为肯定后，即进至步骤S26，对未图标的搬出入装置指示将搭载有处理完毕的工件的托板往装置外搬出后，结束本程序(routine)的一连串处理。

此外，以上说明中，虽系在对工件的附加加工结束后，使搭载有附加加工完毕的工件W的载台12移动至测量系统400下方，并使用测量系统400的三维测量机401检查载台12上的工件形状，但亦可在不进行此种检查的情形下，在对工件的附加加工结束后，使搭载有附加加工完毕的工件W的载台12，为了使该加工完毕的工件返回至托板而移动至装载/卸除位置。亦即，附加加工完毕的工件的形状检查及使用此检查结果的前述修正加工亦可不一定要进行。或者，亦可在对工件的附加加工结束后，使搭载有附加加工完毕的工件W的载台12移动至测量系统400下方，使用测量系统400的三维测量机401检查载台12上的工件形状，不论其检查结果为何，均在不施加修正加工的情形下，为了使附加加工完毕的工件返回至托板，而移动至装载/卸除位置。此情形下亦同样地，依检查的结果取得的被附加的形状的实际形状数据亦通过控制装置600被送至外部装置、例如上位装置。又，在已进行修正加工的情形，亦可不进行工件的形状检查。亦即，亦可在步骤S20之后即进至步骤S15，使搭载有修正加工完毕的工件的载台12移动至前述装载/卸除位置。

又，以上说明中，在对工件的附加加工结束后，由于会判定有无修正加工的必要性，因此为了进行加工完毕的工件的形状检查而使搭载有附加加工完毕的工件W的载台12移动至测量系统400下方。然而并不限于此，亦可在对工件的附加加工的途中，使搭载有工件W的载台12移动至测量系统400下方，而在取得包含附加部分的对象面的位置信息(形状信息)后，使搭载有工件W的载台12再度移动至光束造型系统500下方，根据包含所取得附加部分的对象面的位置信息(形状信息)，再度开始造型。

如以上所详细说明，根据本实施方式的造型装置100及以造型装置100执行的造型方法，能通过测量系统400测量在不从载台12取下已施加附加加工的工件而搭载于载台12上的状态下的该工件的对象面的三维形状，并能根据其测量结果判定例如加工后形状的合格与否(OK/NG)。接着，当为不合格的情形，亦能在将工件搭载于载台12上的状态下使用光束造型系统500直接修正加工，极有効率。

又，在陆续大量生产零件的过程中，制作零件并在现场进行尺寸检查一事，对于控制质量方面极为方便。之所以如此，是因对于装置的精度而言，因各式各样的原因，漂移(drift)是无法避免的。通过在当场进行检查，能由控制装置600侦测出此漂移的倾向，而能依据其结果对加工精度陆续进行反馈。亦即，控制装置600，能根据使用测量系统400取得的工件对象面的位置信息(形状信息)，求出造型中的装置的漂移倾向，按照该求出的结果调整测量系统400、光束造型系统500及移动系统200的至少一个，由此抑制尺寸的变动，提升良率、改善质量不均。

此外，控制装置600，不限于求出造型中的装置的漂移倾向的情形，亦可根据使用测量系统400取得的工件对象面的位置信息(形状信息)来调整测量系统400、光束造型系统500及移动系统200的至少一个。此情形的工件，包含施加附加加工前的工件、施加附加加工后的工件、以及施加修正加工后的工件的至少一个。

在本实施方式的造型装置100的情形，从至此为止的说明可清楚得知，由于可视为无伴随加工的反作用力，因此与工件固定状态会直接关联于加工精度或完工结果的如切削机的类工作机械不同地，不需将工件牢固地固定于载台12上。又，造型装置100由于具备测量系统400，因此即使通过搬送系统300而工件些许粗略地搭载于载台12上，由于通过测量系统400可在其后再次确定出相对坐标系的位置，因此不会成为问题。因通过此测量系统400进行三维形状测量(三维对准的一方式)之故，能使包含由搬送系统300进行的工件装载于载台12上的装载动作及附加加工完毕的工件从载台12上卸除的卸除动作在内的一连串动作自动化，而能进行効率良好的生产。

又，根据本实施方式的造型装置100，前述的在造型面MP内的光束的强度分布，能不仅在基于光束与对象面TAS的相对移动的造型开始前，在光束与对象面TAS的相对移动中，在必要情形亦能连续地变更，且能按照对象面TAS与光束的相对位置，进而能按照被要求的造型精度与产能予以变更。由此，造型装置100，例如能通过快速原型设计将造型物以高加工精度且高产能形成于工件W的对象面TAS上。

又，造型装置100，当于平坦对象面TAS上进行较宽广面积的附加加工(造型)时，采用对前述的一文字光束从喷嘴84a供给粉末状的造型材料PD以于喷嘴84a正下方形成线状的熔融池WP，一边使载台12扫描于扫描方向(在图4中为+Y方向)一边进行此种熔融池WP的形成的方法。根据此方法，通过以往的3D打印机等若不使图16(B)所示的点状光束往返数十次即无法生成的形状，能如图16(A)所示，以相对一文字光束的载台12的数次往返即能生成。根据本实施方式，与通过以往点状光束的造型的所谓一笔到底的造型的情形相较，能以格外短的时间将造型物形成于工件的对象面上。亦即，此点亦能提升产能。

又，根据本实施方式的造型装置100，由于通过变更反射镜阵列80的各反射镜组件的反射面倾斜角度，来进行聚光光学系82在造型面内的光束的强度分布的变更，因此作为该强度分布的变更，能容易地变更在造型面内的光束的照射区域的位置、数量、大小、及形状的至少一个。因此，例如将照射区域设定为点状、狭缝状(线状)等，即能以前述手法对工件上的对象面施加三维造型，由此形成高精度的三维造型物。

又，本实施方式的造型装置100具有多个例如两个粉末匣88A，88B，在粉末匣88A，88B各个的内部收容有第1造型材料(例如钛)的粉末、第2造型材料(例如不锈钢)的粉末。又，在附加加工时(造型时)，通过控制装置600，进行使用了材料供给装置86的对喷嘴单元84的粉末供给路径、亦即配管90b，90c的切换。由此，来自粉末匣88A的第1造型材料(例如钛)的粉末与来自粉末匣88B的第2造型材料(例如不锈钢)的粉末择一地供给至喷嘴单元84。因此，仅将控制装置600所供给的粉末材料对应部位做切换，即能容易地生成异种材料的接合形状。又，其切换能大致在瞬间进行。进而，亦能通过混合异种材料来供给而当场制作“合金”，亦能将其组成视场所来改变或使之渐变(gradation)。

本实施方式的造型装置100中，控制装置600能使用测量装置110并通过前述手法，以适当频率测量在造型面MP内的光束的强度分布，并进行必要的校正。例如，控制装置600，能根据使用了测量装置110的在造型面MP内的光束的强度分布的测量结果，控制反射镜阵列80等调整在造型面MP内的光束的强度分布。

又，控制装置600，亦可例如在对工件的造型处理(附加加工)前使用测量装置110进行在造型面MP内的光束的强度分布的测量，并根据其测量结果，在造型处理中进行光束造型系统500与移动系统200的至少一方的调整。此情形下亦同样地，亦可在测量在造型面MP内的光束的强度分布后，接续着进行在光瞳面PP的光束的强度分布的测量，并根据其结果，在造型处理中进行光束造型系统500与移动系统200的至少一方的调整(控制)。

作为此情形下的移动系统200的调整(控制)，可代表性地举出用以将工件W的对象面TAS上的目标部位TA对齐于在造型面MP的光束的照射区域的载台12位置控制。

又，作为光束造型系统500的调整(控制)内容，先前作为设定或变更造型面上光束的强度分布、例如设定或变更形成于造型面上的光束的照射区域的形状、大小、配置等的方法所说明的光束照射部520的各种控制、以及作为按照此光束强度分布的设定或变更而进行的方法所说明的通过材料处理部530对造型材料的供给动作所相关联的所有各种控制内容均为其所含。

又，在以载台12静止的状态无法以受光器96一次进行在造型面MP的光束的强度分布测量时，例如在造型面MP的光束的照射区域的配置范围宽广时等，一边将载台12(测量构件92的开口92a)在XY平面内移动于X轴方向及Y轴方向的至少一方向、一边进行在造型面MP的光束的强度分布测量。

此外，本实施方式的造型装置100，虽在载台12设有测量装置110的所有构成部分，但不限于此，只要是CCD96a的受光面与作为受光部发挥功能的测量构件92的开口92a的形成面的光学上共轭关系能被保持，测量构件92以外的测量装置110的构成部分亦可设于载台12外部。

又，亦可与载台12分开独立地设置搭载有与上述测量装置110相同的传感器装置且可与载台12独立移动的可动构件。此情形下，可动构件只要能移动于X、Y、Z的3轴方向即可，控制装置600可采用能在载台坐标系上控制(管理)该可动构件及传感器的位置的构成。使用传感器装置，控制装置600能进行前述在造型面的光束的强度分布测量。此情形下亦同样地亦可进行在光瞳面PP的光束的强度分布测量。又，此情形下，控制装置600亦可根据使用传感器装置测量的在造型面MP内的光束的强度分布，而在造型处理中进行上述光束造型系统500与移动系统200的至少一方的调整。此外，控制装置600能与使用测量系统400测量载台12上的工件的动作并行地，使用传感器装置进行前述在造型面的光束的强度分布测量等。

此外，从至此为止的说明可清楚得知，测量装置110亦能作为用以检测出光束强度的照射区域内部的不均(强度分布)的不均传感器来使用。

又，亦可使用测量装置110测量聚光光学系82的波面像差。例如于图13所示的旋转板101的空白区域、例如图13中的假想线(二点链线)的圆内区域配置微透镜阵列，该微透镜阵列是使开口92a的形成面与CCD96a的受光面在光学上共轭的多个微透镜配置成矩阵状而成。此情形下，亦可使旋转板101旋转，使该微透镜阵列位于从第1光学系94射出的平行光的光路上，并将形成有针孔图案以作为光透射部的图案板配置于例如第2复眼透镜系76的射出侧，由此构成能测量聚光光学系82的波面像差的夏克哈特曼(Shack-Hartmann)方式的波面像差测量器。此情形下，图案板为能插拔于第2复眼透镜系76的射出侧的构成。在采用能进行波面像差测量的构成的情形，即使聚光光学系82的后侧焦点面的位置变化，亦能从波面像差测量结果，测量变化后的聚光光学系82的后侧焦点面的位置，并能根据其来变更造型面MP的位置或调整测量装置110进行测量处理时的测量构件92的上面位置。又，在采用能进行波面像差测量的构成的情形，亦可一并做成能调整聚光光学系82的光学特性的构成。例如，将聚光光学系82以多个透镜构成，并将其中一部分的透镜作成能通过压电组件等驱动组件驱动于光轴AX方向及相对与光轴AX正交的平面的倾斜方向(倾斜方向)的构成。此种情形下，能通过将可动透镜驱动于轴AX方向及倾斜方向的至少一方向来调整聚光光学系82的光学特性。

此外，亦可取代上述测量装置110，而如图17所示，将前述受光器96于载台12上面配置成CCD96a的受光面与载台12的其他部分成为同高(同一面)。接着，亦可通过此受光器96测量在造型面MP的光束的强度分布。此情形下亦同样地，不仅在载台12停止状态下的测量，能进行一边使载台12移动一边测量光束的强度分布的扫描测量，由此能排除CCD或反射镜阵列的有限像素数量的影响，得到正确测量结果。如此，通过以接收来自聚光光学系82的光束的传感器测量光束的强度分布，而能进行亦加入了聚光光学系82的热像差等变动要因后的光束的强度分布管理。又，通过根据其结果控制反射镜阵列80等，而能以良好精度将在聚光光学系82后侧焦点面等的光束的强度分布设定成所欲状态。

此外，上述实施方式中，说明了通过光束造型系统500形成单一直线状光束(一文字光束)的照射区域，并相对该一文字光束将工件W扫描于扫描方向(例如Y轴方向)的情形。然而，光束造型系统500，如前所述可通过对射入聚光光学系82的多个平行光束LB的入射角度赋予适当的角度分布来自由地变更造型面MP上的光束的强度分布。因此，造型装置100，能变更造型面MP上的光束的照射区域的位置、数量、大小及形状的至少一个，亦能如前所述形成例如一文字区域、三行区域、缺损一文字区域等(参照图10)来作为光束的照射区域。

至此为止，使一文字区域成为尽可能细的尖锐状，利用散焦时照射于该一文字区域的光束的能量密度急遽下降来极力地增高熔融池(涂布层)的厚度控制性的方法为前提进行了说明。然而，此情形下，涂布层的厚度变得非常薄，在附加相同厚度的层时，必须区分成更多层来进行附加加工(造型)(必须重新涂布好几次)，就生产性观点而言并不利。

因此，考虑到被要求的造型精度与产能的均衡，而亦能考虑欲增厚涂布层厚度的情形。此种情形下，控制装置600按照被要求的造型精度与产能，使造型面内的光束的强度分布变化，具体而言只要控制反射镜阵列80的各反射镜组件81_p，q的倾斜角以稍微加宽一文字区域宽度即可。例如图18(B)所示的一文字区域LS变化成一文字区域LS’。如此一来，散焦时的能量密度变化变得和缓，而如图18(A)所示，铅垂方向的高能量区域的厚度h变厚，由此能增厚一次扫描能生成的层厚度，据以使生产性提升。

如以上所述，本实施方式的造型装置100与以往金属用3D打印机相较，其具备多数个便利性、依照实际加工现场的要求的解决方案，为其一大特征。

此外，上述实施方式中，虽说明了例如以汇整于托板的一定量作为1批量，并以批量单位来处理工件的情形，但不限于此，亦可将工件一个一个地处理。此情形下，通过搬送系统300，将从外部搬送系承接的加工前工件装载至载台12上，且将加工结束后的工件从载台上卸除并移交至外部搬送系。

此外，上述实施方式中，虽说明了使用反射镜阵列80作为空间光调变器的情形，但亦可取代此方式，使用将多数个通过MEMS技术制作的数字微镜组件(Digital MicromirrorDevice：DMD(注册商标))配置成矩阵状而成的大面积数字微镜组件。在此种情形下，难以使用编码器等测量各反射镜组件的状态(例如倾斜角)。而在此种情形下，亦可使用检测系统，其对该大面积数字微镜组件表面照射检测光，并接收来自构成数字微镜组件的多数个反射镜组件的反射光，根据其强度分布检测各反射镜组件的状态。在此情形，检测系统亦可根据以拍摄手段拍摄由数字微镜组件形成的像所取得的影像信息来检测多数个反射镜组件各个的状态。

此外，上述实施方式的造型装置100中，亦可连同旋转编码器83_p，q一起使用图11中以假想线显示的检测系统89。作为此检测系统89，能使用对反射镜阵列80表面照射检测光并接收来自构成反射镜阵列80的多数个反射镜组件81_p，q的反射光，再根据其强度分布检测各反射镜组件81_p，q的状态的检测系统。作为检测系统，能使用与例如美国发明专利第8，456，624号说明书所揭示者相同构成的系统。

又，上述实施方式中，虽例示了使用各反射镜组件81_p，q的反射面相对基准面的倾斜角度为能变更类型的反射镜阵列80的情形，但不限于此，亦可采用各反射镜组件能相对基准面倾斜且能位移于与基准面正交的方向的构造的反射镜阵列。又，各反射镜组件亦可不一定可相对基准面倾斜。如上述，能位移于与基准面正交的方向的反射镜阵列，例如揭示于美国发明专利第8，456，624号说明书。此外，亦可采用各反射镜组件能绕与基准面平行的彼此正交的二轴旋转(亦即能变更正交的两方向的倾斜角度)类型的反射镜阵列。如上述的能变更正交的两方向的倾斜角度的反射镜阵列，揭示于例如美国发明专利第6，737，662号说明书。此等情形中亦能使用上述美国发明专利第8，456，624号说明书所揭示的检测系统来检测各反射镜组件的状态。

此外，亦可使用对反射镜阵列80表面照射检测光并接收来自构成反射镜阵列80的多数个反射镜组件81_p，q的反射光的检测系统。或者，作为检测系统，亦可将个别检测各反射镜组件的相对基准面(底座)的倾斜角及间隔的传感器设于反射镜阵列(光学组件)。

此外，上述实施方式中，虽说明了通过个别控制射入聚光光学系82的光瞳面的多个平行光束的入射角度来进行在造型面上的光束的强度分布的变更的情形，但亦可非为能控制(变更)射入聚光光学系82的光瞳面的多个平行光束的所有入射角度。因此，在与上述实施方式同样地使用反射镜阵列控制射入聚光光学系82的平行光束的入射角度时等，所有反射镜组件亦可非能变更反射面状态(反射面的位置及倾斜角度的至少一方)。又，上述实施方式中，虽说明了为了进行射入聚光光学系82的多个平行光束的入射角度的控制、亦即为了变更造型面上的光束的强度分布而使用反射镜阵列80的情形，但亦可取代反射镜阵列而使用以下说明的空间光调变器(非发光型影像显示组件)。作为透射型空间光调变器，除了透射型液晶显示组件(LCD：Liquid Crystal Display)以外，还能例举出电致变色显示器(ECD)等。又，作为反射型空间光调变器，除了上述的微镜阵列以外，还能例举出反射型液晶显示组件、电泳显示器(EPD：Electro Phonetic Display)、电子纸(或电子墨)、光绕射型光阀(Grating Light Valve)等。又，上述实施方式中，虽说明了为了进行造型面上的光束的强度分布的变更而使用反射镜阵列(空间光调变器的一种)的情形，但亦可因其他目的使用空间光调变器。

又，如上述，聚光光学系82虽较佳为大口径，但亦可使用数值孔径N.A.较0.5小的聚光光学系。

此外，上述实施方式中，虽例示了使用钛、不锈钢的粉末作为造型材料的情形，但当然亦可使用铁粉等其他金属的粉末，亦能使用尼龙、聚丙烯、ABS等的粉末等金属以外的粉末。又，作为造型材料除了粉末以外的物，在使用例如用于熔接的焊线等的情形，亦能适用上述实施方式的造型装置100。不过，在此情形下取代粉末匣及喷嘴单元等粉末供给系而设有送线装置等。

又，上述实施方式中，虽说明了从喷嘴84a的多个供给口91_i的各个将粉末状的造型材料PD沿着与聚光光学系82的光轴AX平行的Z轴方向供给的情形，但不限于此，亦可从相对光轴AX倾斜的方向供给造型材料(粉末)。且亦可从相对铅垂方向倾斜的方向供给造型材料(粉末)。

此外，上述实施方式的造型装置100中，材料处理部530所具备的喷嘴84a，亦可具有前述造型材料的供给口与用以将未熔融的粉末状造型材料回收的回收口(吸引口)。

至此为止，虽说明了对既有的工件附加形状的例，但本实施方式的造型装置100的使用用途并不限于此，亦可与一般3D打印机等同样地，在载台12上从无任何物的处通过造型而生成三维形状。此情形下，无非是对所谓“无”的工件施加附加加工。当在此种载台12上进行三维造型物的造型时，控制装置600，只要通过测量系统400所具备的标记检测系56(参照图11)，以光学方式检测预先形成于载台12上的最少三处的对准标记，由此求出设定于载台12上的造型的对象面于6自由度方向的位置信息，并一边根据此结果控制相对光束(的照射区域)的载台12上的对象面的位置及姿势、一边进行三维造型即可。

此外，上述实施方式中，作为一例，说明了控制装置600控制移动系统200、搬送系统300、测量系统400及光束造型系统500的构成各部的情形，但不限于此，亦可由分别包含微处理器等处理装置的多个硬件构成造型系统的控制装置。此情形下，移动系统200、搬送系统300、测量系统400及光束造型系统500亦可分别具备处理装置，亦可是控制移动系统200、搬送系统300、测量系统400及光束造型系统500中的至少两个的第1处理装置与控制剩余系统的第2处理装置的组合，或亦可是控制上述四个系统中的两个的第1处理装置与个别控制剩余两个系统的第2及第3处理装置的组合。不论是哪一种情形，各个处理装置皆是负责上述控制装置600的功能的一部分。或者，亦可通过多个微处理器等处理装置与统筹管理此等处理装置的主计算机来构成造型系统的控制装置。

上述各实施方式的构成要件的至少一部分能与上述各实施方式的构成要件的至少其他一部分适当地组合。亦可不使用上述各实施方式的构成要件中的一部分。又，在法令所许容范围内，援用上述各实施方式中所引用的所有公开公报及美国发明专利的揭示以作为本文记载的一部分。

产业上可利用性

如以上所说明，本发明的造型装置及造型方法适于三维造型物的形成。

(符号说明)

12 载台

82 聚光光学系

83 旋转编码器

85 限制构件

89 检测系统

91 供给口

92 测量构件

92a 开口

100 造型装置

110 测量装置

200 移动系统

300 搬送系统

400 测量系统

401 三维测量机

500 光束造型系统

520 光束照射部

530 材料处理部

600 控制装置

PD 造型材料

LS 一文字区域

TA 目标部位

TAS 对象面

W 工件

WP 熔融池

Claims

1.一种造型装置，在对象面上形成三维造型物，其具备：

移动系统，使前述对象面移动；

测量系统，用以取得在通过前述移动系统而能够移动的状态下的前述对象面的位置信息；

光束造型系统，具有射出光束的光束照射部、以及供给被以来自前述光束照射部的光束照射的造型材料的材料处理部；以及

控制装置，根据待形成于前述对象面上的三维造型物的3D数据与使用前述测量系统所取得的前述对象面的位置信息控制前述移动系统与前述光束造型系统，以使得一边使前述对象面与来自前述光束照射部的光束相对移动、一边从前述材料处理部供给前述造型材料以对前述对象面上的目标部位施加造型。

2.如权利要求1所述的造型装置，其中，前述测量系统包含三维测量机。

3.如权利要求1或2所述的造型装置，其中，前述测量系统能测量前述对象面的至少三点的位置信息。

4.如权利要求1至3中任一项所述的造型装置，其中，前述测量系统能测量前述对象面的三维形状。

5.如权利要求1至4中任一项所述的造型装置，其中，前述控制装置在前述造型后使用前述测量系统取得通过前述造型而附加于前述对象面上的部分的表面的至少一部分的位置信息。

6.如权利要求1至5中任一项所述的造型装置，其中，前述移动系统具有能保持工件的可动构件，

前述对象面包含保持于前述可动构件的前述工件的表面的至少一部分。

7.如权利要求6所述的造型装置，其进一步具备：搬送系统，将加工前的前述工件装载于前述可动构件上，且从前述可动构件卸除加工结束后的前述工件；

前述控制装置控制前述搬送系统。

8.如权利要求6或7所述的造型装置，其进一步具备：传感器，以设于前述可动构件的受光部接收前述光束。

9.如权利要求6至8中任一项所述的造型装置，其中，前述控制装置在基准坐标系下控制前述可动构件的位置及姿势，

通过取得前述位置信息，将前述对象面与前述基准坐标系建立关联。

10.如权利要求6至9中任一项所述的造型装置，其中，前述控制装置在以前述可动构件保持被施加前述造型后的前述工件的状态下，使用前述测量系统取得通过前述造型而附加于前述工件的前述对象面上的部分的表面的至少一部分的位置信息。

11.如权利要求5或10所述的造型装置，其中，前述控制装置根据使用前述测量系统取得的位置信息求出前述附加的部分的尺寸误差。

12.如权利要求11所述的造型装置，其中，前述控制装置使用前述尺寸误差进行附加加工的合格与否判定。

13.如权利要求12所述的造型装置，其中，前述控制装置针对依前述合格与否判定的结果被判定为不合格的工件，根据前述尺寸误差在以前述可动构件保持的状态下使用前述光束造型系统施加修正加工。

14.如权利要求13所述的造型装置，其中，前述控制装置使用来自前述光束照射部的光束进行前述修正加工。

15.如权利要求5、10至14中任一项所述的造型装置，其中，前述控制装置根据前述附加部分的表面的至少一部分的位置信息，控制前述光束造型系统与前述移动系统，对包含前述附加部分的表面的至少一部分的对象面上的目标部位施加造型。

16.如权利要求5、10至15中任一项所述的造型装置，其中，前述控制装置根据前述附加部分的表面的至少一部分的位置信息，调整前述测量系统、前述光束造型系统及前述移动系统中的至少一个。

17.如权利要求16所述的造型装置，其中，前述控制装置根据前述位置信息求出前述造型中的装置的漂移倾向，并按照该求出的结果调整前述测量系统、前述光束造型系统及前述移动系统中的至少一个。

18.如权利要求1至5中任一项所述的造型装置，其进一步具备：传感器，以受光部接收前述光束。

19.如权利要求8或18所述的造型装置，其中，前述传感器能测量前述光束的强度分布。

20.如权利要求8、18、19中任一项所述的造型装置，其中，前述控制装置一边移动前述传感器的受光部，一边以前述受光部接收前述光束。

21.如权利要求8、18至20中任一项所述的造型装置，其中，前述光束照射部具有射出前述光束的聚光光学系，

前述传感器的受光部能接收从前述聚光光学系射出的光束。

22.如权利要求21所述的造型装置，其中，前述受光部配置成在前述聚光光学系的后侧焦点面或其附近接收前述光束。

23.如权利要求21或22所述的造型装置，其中，前述受光部能一边往与前述聚光光学系的射出面侧的光轴平行的方向和垂直于前述光轴的方向中的至少一方移动，一边接收来自前述聚光光学系的光束。

24.如权利要求21至23中任一项所述的造型装置，其中，前述传感器能测量在前述聚光光学系的射出面侧的与光轴垂直的第1面内的前述光束的强度分布。

25.如权利要求24所述的造型装置，其中，前述第1面是前述聚光光学系的后侧焦点面或其附近的面。

26.如权利要求24或25所述的造型装置，其中，前述控制装置根据使用前述传感器的测量的结果，调整在前述第1面的前述光束的强度分布。

27.如权利要求21至26中任一项所述的造型装置，其中，前述控制装置根据使用前述传感器的测量的结果，调整射入前述聚光光学系的入射面侧的与光轴垂直的第2面内的至少一个入射光束的角度。

28.如权利要求27所述的造型装置，其中，前述第2面包含前述聚光光学系的前侧焦点面或其附近的面。

29.如权利要求27或28所述的造型装置，其中，前述至少一个入射光束包含对前述第2面的入射角度不同的多个光束。

30.如权利要求8、18至29中任一项所述的造型装置，其中，前述控制装置根据使用前述传感器进行的测量结果，进行前述光束造型系统与前述移动系统中的至少一方的调整。

31.如权利要求30所述的造型装置，其中，基于使用前述传感器进行的测量结果的前述光束造型系统的调整包含前述材料处理部的调整。

32.如权利要求31所述的造型装置，其中，前述材料处理部的调整包含对以前述材料处理部供给前述造型材料的供给动作的调整。

33.如权利要求31或32所述的造型装置，其中，前述材料处理部具有供给前述造型材料的至少一个供给口；

根据使用前述传感器进行的测量结果，调整来自前述至少一个供给口的前述造型材料的供给状态。

34.如权利要求33所述的造型装置，其中，前述至少一个供给口为可动，

根据使用前述传感器进行的测量结果，移动前述至少一个供给口。

35.如权利要求31至34中任一项所述的造型装置，其中，前述材料处理部具有供给前述造型材料的多个供给口，

根据使用前述传感器进行的测量结果，从前述多个供给口选择至少一个供给口，

从前述选择的至少一个供给口供给前述造型材料。

36.如权利要求33至35中任一项所述的造型装置，其中，来自前述至少一个供给口的前述造型材料的每单位时间的供给量为可调整。

37.如权利要求36所述的造型装置，其中，前述控制装置根据使用前述传感器进行的测量结果，决定来自前述至少一个供给口的前述供给量。

38.如权利要求1至37中任一项所述的造型装置，其中，前述光束照射部具有射出前述光束的聚光光学系；

前述控制装置，根据前述测量系统的测量结果，调整在前述聚光光学系的射出面侧的与光轴垂直的第1面内的前述光束的强度分布。

39.如权利要求38所述的造型装置，其中，前述第1面是前述聚光光学系的后侧焦点面或其附近的面。

40.如权利要求38或39所述的造型装置，其中，前述控制装置通过调整射入前述聚光光学系的入射面侧的与光轴垂直的第2面内的至少一个入射光束的角度，来调整在前述第1面内的前述光束的强度分布。

41.如权利要求40所述的造型装置，其中，前述第2面包含前述聚光光学系的前侧焦点面或其附近的面。

42.如权利要求40或41所述的造型装置，其中，前述至少一个入射光束包含对前述第2面的入射角度不同的多个光束。

43.如权利要求1至42中任一项所述的造型装置，其中，基于前述测量系统的测量结果的前述光束造型系统的调整包含前述光束照射部的调整。

44.如权利要求1至43中任一项所述的造型装置，其中，基于前述测量系统的测量结果的前述光束造型系统的调整包含前述材料处理部的调整。

45.如权利要求44所述的造型装置，其中，前述材料处理部的调整包含对以前述材料处理部供给前述造型材料的供给动作的调整。

46.如权利要求44或45所述造型装置，其中，前述材料处理部具有供给前述造型材料的至少一个供给口，

根据前述测量系统的测量结果，调整来自前述至少一个供给口的前述造型材料的供给状态。

47.如权利要求46所述的造型装置，其中，前述至少一个供给口为可动，

根据使用前述传感器进行的测量结果，调整前述至少一个供给口的位置。

48.如权利要求46或47所述的造型装置，其中，前述材料处理部具有供给前述造型材料的多个供给口，

根据前述测量系统的测量结果，从前述多个供给口选择至少一个供给口，从前述选择的至少一个供给口供给前述造型材料。

49.如权利要求46至48中任一项所述的造型装置，其中，来自前述至少一个供给口的前述造型材料的每单位时间的供给量为可调整。

50.如权利要求49所述的造型装置，其中，前述控制装置根据前述测量系统的测量结果，决定来自前述至少一个供给口的前述供给量。

51.如权利要求1至50中任一项所述的造型装置，其中，通过以被从前述光束照射部射出的光束照射的方式供给前述造型材料，形成前述造型材料的熔融池。

52.如权利要求51所述的造型装置，其中，通过一边在前述目标部位上形成前述熔融池、一边使前述对象面与来自前述光束照射部的光束相对移动，对前述目标部位施加造型。

53.如权利要求1至52中任一项所述的造型装置，其中，前述三维造型物层叠有多个层；

前述控制装置根据从前述三维造型物的3D数据取得的多层层叠剖面的数据，控制前述移动系统与前述光束造型系统。

54.一种造型方法，在对象面上形成三维造型物，其包含：

测量前述对象面的位置信息的动作；以及

根据待形成于前述对象面上的三维造型物的3D数据与前述测量的前述对象面的位置信息，一边使前述对象面与前述光束相对移动、一边供给被前述光束照射的造型材料以对前述对象面上的目标部位施加造型的动作。

55.如权利要求54所述的造型方法，其中，在前述测量的动作中，测量前述对象面的至少一部分的三维位置信息。

56.如权利要求55所述的造型方法，其中，测量前述对象面的三维形状以作为前述三维位置信息。

57.如权利要求54至56中任一项所述的造型方法，其中，前述对象面包含位置及姿势在基准坐标系下被控制的可动构件所保持的工件的表面的至少一部分；

所述的造型方法进一步包含：根据前述测量的位置信息，将前述对象面的位置及姿势与前述基准坐标系建立关联的动作。

58.如权利要求57所述的造型方法，其进一步包含：在将被施加前述造型后的工件搭载于前述可动构件上的状态下测量通过前述造型而附加于前述对象面上的部分的表面的至少一部分的位置信息的动作。

59.如权利要求58所述的造型方法，其中，测量三维形状以作为通过前述造型而附加于前述对象面上的部分的表面的至少一部分的位置信息。

60.如权利要求58或59所述的造型方法，其进一步包含：根据测量的前述位置信息求出前述附加的部分的尺寸误差的动作。

61.如权利要求60所述的造型方法，其进一步包含：使用前述尺寸误差进行附加加工的合格与否判定的动作。

62.如权利要求61所述的造型方法，其进一步包含：针对依前述合格与否的结果被判定为不合格的工件，根据前述尺寸误差在以前述可动构件保持的状态下使用前述光束施加修正加工的动作。

63.如权利要求58至62中任一项所述的造型方法，其中，根据前述附加部分的表面的至少一部分的位置信息，对包含前述附加部分的表面的至少一部分的对象面上的目标部位施加造型。

64.如权利要求54至56中任一项所述的造型方法，其中，前述对象面包含位置及姿势在基准坐标系下被控制的可动构件的表面的至少一部分，

65.如权利要求54至64中任一项所述的造型方法，其中，前述三维造型物层叠有多个层，

对前述对象面上的目标部位施加造型的动作根据从前述三维造型物的3D数据取得的多层层叠剖面的数据，针对各层反复进行。