CN111479651B - 处理装置及处理方法、加工方法、造型装置、造型方法、计算机程序及记录媒体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种处理装置及处理方法、加工方法、造型装置、造型方法、计算机程序及记录媒体,其进行对物体照射能量束的处理,其具备:对物体的表面的至少一部分照射能量束的能量束照射装置、以及变更物体的表面上的能量束的照射位置的位置变更装置,并且使用与物体的形状有关的形状信息来控制能量束的照射位置。
Description
技术领域
本发明为关于一种例如用以进行对物体照射能量束处理的处理装置、处理方法、加工方法、造型装置、造型方法、计算机程序及记录媒体的技术领域。
背景技术
专利文献1中揭示有一种造型装置,其为通过将粉状的材料以能量束熔融后,使熔融的材料再固化而形成造型物。专利文献1中揭示的造型装置于形成造型物后,将附着于造型物上的粉状材料去除。此种造型装置中,对所造型的造型物的表面进行适当处理成为技术性课题。
[先前技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]美国专利公开第2017/0014909号
发明内容
依据第1形态,提供一种处理装置,其为进行对物体照射能量束的处理者,其具备:能量束照射装置,其对上述物体的表面的至少一部分照射上述能量束;以及位置变更装置,其变更上述物体的上述表面上的上述能量束的照射位置;并且使用与上述物体的形状有关的形状信息来控制上述能量束的上述照射位置。
依据第2形态,提供一种处理装置,其为进行对物体照射能量束的处理者,其具备:能量束照射装置,其对上述物体的表面的第1部分、以及朝向与上述第1部分不同的方向的上述物体的表面的第2部分照射上述能量束;以及姿势变更装置,其变更相对于上述能量束的照射方向的上述物体的姿势;并且以上述第1部分朝向第1方向的方式将上述物体的姿势设定为第1姿势,对上述第1部分照射能量束,且以上述第2部分朝向第2方向的方式将上述物体的姿势设定为与上述第1姿势不同的第2姿势,照射上述能量束。
依据第3形态,提供一种处理装置,其为对如下造型物进行处理者,上述造型物系通过对构件的第1表面照射造型用能量束,于上述第1表面形成熔融池,于上述熔融池中供给造型材料而造型;并且对朝向与上述构件及上述造型物所排列的第1方向交叉的第2方向的上述造型物的第2表面的至少一部分照射加工用能量束。
依据第4形态,提供一种处理装置,其具备:光源,其供给能量束;聚光光学系统,其将来自上述光源的能量束聚光于对象物上;材料供给部,其对经由上述聚光光学系统的上述能量束的聚光位置供给造型材料;位置变更装置,其变更上述聚光位置与上述对象物的相对位置关系;以及控制装置,其以一面变更上述聚光位置与上述对象物的相对位置关系,一面对上述聚光位置供给上述造型材料而造型作为造型物的物体的方式,来控制上述位置变更装置;并且将经由上述聚光光学系统的能量束照射至上述物体,且聚光于上述对象物的来自上述光源的上述能量束的于上述聚光光学系统内的光程、与照射至上述物体的上述能量束的于上述聚光光学系统内的光程为相同光程。
依据第5形态,提供一种处理方法,其为进行对物体照射能量束的处理者,其包含:对上述物体的表面的至少一部分照射上述能量束的动作;以及变更上述物体的上述表面上的上述能量束的照射位置的动作;并且使用与上述物体的形状有关的形状信息,来变更上述能量束的上述照射位置。
依据第6形态,提供一种处理方法,其为进行对物体照射能量束的处理者,其包含:以上述物体的表面的第1部分朝向第1方向的方式将上述物体的姿势设定为第1姿势,对上述第1部分照射能量束的动作;以及以朝向与上述第1部分不同的方向的上述物体的表面的第2部分朝向第2方向的方式,将上述物体的姿势设定为与上述第1姿势不同的第2姿势,对上述第2部分照射上述能量束的动作。
依据第7形态,提供一种处理方法,其对如下的造型物进行处理,上述造型物通过对构件的第1表面照射造型用能量束,于上述第1表面形成熔融池,于上述熔融池中供给造型材料而造型;并且包含:对朝向与上述构件及上述造型物所排列的第1方向交叉的第2方向的上述造型物的第2表面的至少一部分照射加工用能量束的动作。
依据第8形态,提供一种处理方法,其包含:通过对构件的第1表面照射造型用能量束,于上述第1表面形成熔融池,于上述熔融池中供给造型材料而造型出造型物的动作;以及对朝向与上述构件及上述造型物所排列的第1方向交叉的第2方向的上述造型物的第2表面的至少一部分照射加工用能量束的动作。
依据第9形态,提供一种处理方法,其包含:供给能量束的动作;使用聚光光学系统将上述能量束聚光于对象物上的动作;对上述能量束所聚光的聚光位置供给造型材料的动作;一面变更上述聚光位置与上述对象物的相对位置关系,一面对上述聚光位置供给上述造型材料而造型作为造型物的物体的动作;以及将经由上述聚光光学系统的上述能量束照射至上述物体的动作;并且聚光于上述对象物上的来自上述光源的上述能量束的于上述聚光光学系统内的光程、与照射至上述物体上的上述能量束的于上述聚光光学系统内的光程为相同光程。
依据第10形态,提供一种使计算机执行的计算机程序,其控制进行对物体照射能量束的处理的处理装置,上述处理装置具备:能量束照射装置,其对上述物体的表面的至少一部分照射上述能量束;以及位置变更装置,其变更上述物体的上述表面上的上述能量束的照射位置;并且上述程序使计算机执行如下处理:使用与上述物体的形状有关的形状信息来控制上述能量束的上述照射位置。
依据第11形态,提供一种使计算机执行的程序,其控制进行对物体照射能量束的处理的处理装置,上述处理装置具备:能量束照射装置,其对上述物体的表面的第1部分、以及朝向与上述第1部分不同的方向的上述物体的表面的第2部分照射上述能量束;以及姿势变更装置,其变更相对于上述能量束的照射方向的上述物体的姿势;并且上述程序使计算机执行如下处理:以上述第1部分朝向第1方向的方式将上述物体的姿势设定为第1姿势,对上述第1部分照射能量束,且以上述第2部分朝向第2方向的方式将上述物体的姿势设定为与上述第1姿势不同的第2姿势,照射上述能量束。
依据第12形态,提供一种使计算机执行的程序,其对如下造型物进行处理,上述造型物通过对构件的第1表面照射造型用能量束,于上述第1表面形成熔融池,于上述熔融池中供给造型材料而造型;并且上述程序使计算机执行如下处理:对朝向与上述构件及上述造型物所排列的第1方向交叉的第2方向的上述造型物的第2表面的至少一部分照射加工用能量束。
依据第13形态,提供一种使计算机执行的程序,其控制具备以下装置的处理装置:光源,其供给能量束;聚光光学系统,其将来自上述光源的能量束聚光于对象物上;材料供给部,其对经由上述聚光光学系统的上述能量束的聚光位置供给造型材料;以及位置变更装置,其变更上述聚光位置与上述对象物的相对位置关系;并且上述处理装置将经由上述聚光光学系统的能量束照射至上述物体;聚光于上述对象物的来自上述光源的上述能量束的于上述聚光光学系统内的光程、与照射至上述物体的上述能量束的于上述聚光光学系统内的光程为相同光程;且上述程序使计算机执行如下处理:以一面变更上述聚光位置与上述对象物的相对位置关系,一面对上述聚光位置供给上述造型材料而造型作为造型物的物体的方式,来控制上述位置变更装置。
依据第14形态,提供一种处理装置,其为进行对物体照射能量束的处理者,其具备:能量束照射装置,其对上述物体的表面的至少一部分照射上述能量束;位置变更装置,其变更上述物体的上述表面上的上述能量束的照射位置;以及接收装置,其接收使用与上述物体的形状有关的形状信息而控制上述能量束的上述照射位置的控制信号。
依据第15形态,提供一种处理装置,其为进行对物体照射能量束的处理者,其具备:能量束照射装置,其对上述物体的表面的第1部分、以及朝向与上述第1部分不同的方向的上述物体的表面的第2部分照射上述能量束;姿势变更装置,其变更相对于上述能量束的照射方向的上述物体的姿势;以及接收装置,其接收以如下方式来控制上述能量束照射装置及上述姿势变更装置的控制信号:以上述第1部分朝向第1方向的方式将上述物体的姿势设定为第1姿势,对上述第1部分照射能量束,且以上述第2部分朝向第2方向的方式将上述物体的姿势设定为与上述第1姿势不同的第2姿势,照射上述能量束。
依据第16形态,提供一种处理装置,其对如下的造型物进行处理,该造型物通过对构件的第1表面照射造型用能量束,于上述第1表面形成熔融池,于上述熔融池中供给造型材料而造型;并且具备接收装置,其接收以如下方式来控制上述处理装置的控制信号:对朝向与上述构件及上述造型物所排列的第1方向交叉的第2方向的上述造型物的第2表面的至少一部分照射加工用能量束。
依据第17形态,提供一种处理装置,其具备:光源,其供给能量束;聚光光学系统,其将来自上述光源的能量束聚光于对象物;材料供给部,其对经由上述聚光光学系统的上述能量束的聚光位置供给造型材料;位置变更装置,其变更上述聚光位置与上述对象物的相对位置关系;以及接收装置,其接收以如下方式来控制上述位置变更装置的控制信号:一面变更上述聚光位置与上述对象物的相对位置关系,一面对上述聚光位置供给上述造型材料而造型作为造型物的物体;并且将经由上述聚光光学系统的能量束照射至上述物体上;且聚光于上述对象物上的来自上述光源的上述能量束的于上述聚光光学系统内的光程、与照射至上述物体上的上述能量束的于上述聚光光学系统内的光程为相同光程。
依据第18形态,提供一种控制装置,其为控制进行对物体照射能量束的处理的处理装置者,上述处理装置具备:能量束照射装置,其对上述物体的表面的至少一部分照射上述能量束;以及位置变更装置,其变更上述物体的上述表面上的上述能量束的照射位置;并且进行如下处理:使用与上述物体的形状有关的形状信息来控制上述能量束的上述照射位置。
依据第19形态,提供一种控制装置,其为控制进行对物体照射能量束的处理的处理装置者,上述处理装置具备:能量束照射装置,其对上述物体的表面的第1部分、以及朝向与上述第1部分不同的方向的上述物体的表面的第2部分照射上述能量束;以及姿势变更装置,其变更上述能量束的照射方向的上述物体的姿势;并且上述控制装置进行如下处理:以上述第1部分朝向第1方向的方式将上述物体的姿势设定为第1姿势,对上述第1部分照射能量束,且以上述第2部分朝向第2方向的方式将上述物体的姿势设定为与上述第1姿势不同的第2姿势,照射上述能量束。
依据第20形态,提供一种控制装置,其对如下的造型物进行处理,该造型物为通过对构件的第1表面照射造型用能量束,于上述第1表面形成熔融池,于上述熔融池中供给造型材料而造型;并且上述控制装置进行如下处理:对朝向与上述构件及上述造型物所排列的第1方向交叉的第2方向的上述造型物的第2表面的至少一部分照射加工用能量束。
依据第21形态,提供一种控制装置,其控制具备以下装置的处理装置:光源,其供给能量束;聚光光学系统,其将来自上述光源的能量束聚光于对象物上;材料供给部,其对经由上述聚光光学系统的上述能量束的聚光位置供给造型材料;以及位置变更装置,其变更上述聚光位置与上述对象物的相对位置关系;并且上述处理装置将经由上述聚光光学系统的能量束照射至上述物体;聚光于上述对象物的来自上述光源的上述能量束的于上述聚光光学系统内的光程、与照射至上述物体的上述能量束的于上述聚光光学系统内的光程为相同光程,且上述控制装置进行如下处理:以一面变更上述聚光位置与上述对象物的相对位置关系,一面对上述聚光位置供给上述造型材料而造型作为造型物的物体的方式,来控制上述位置变更装置。
本发明的作用及其他优点根据以下所说明的实施形态而明确。
附图说明
图1为表示本实施形态的造型系统的构造的方块图。
图2(a)及图2(b)分别为表示本实施形态的造型系统所具备的造型装置的构造的侧视图(其中,为便于说明,一部分为剖面图)。
图3(a)至图3(c)分别为表示于工件上的某个区域中照射光且供给造型材料的情形时的状态的剖面图。
图4(a)至图4(c)分别为表示形成三维构造物的过程的剖面图。
图5(a)为表示三维构造物的表面的至少一部分即研磨对象面的剖面图,图5(b)为表示三维构造物的表面的至少一部分即研磨对象面的立体图。
图6(a)至图6(c)分别为表示进行研磨动作的过程中的研磨对象面的状态的剖面图。
图7为表示光强度条件的图表。
图8为将满足照射尺寸条件的光与研磨对象面相关联而示出的剖面图。
图9(a)及图9(b)分别为表示以不满足照射尺寸条件的方式进行研磨动作的过程中的研磨对象面的状态的剖面图。
图10为将满足照射尺寸条件的光与研磨对象面相关联而示出的剖面图。
图11为表示高度不同的多个构造层积层而成的三维构造物的剖面图。
图12(a)至图12(b)分别为将满足光方向条件的光与研磨对象面相关联而示出的剖面图。
图13为将满足光方向条件的光与研磨对象面相关联而示出的剖面图。
图14为将满足光方向条件的光与研磨对象面相关联而示出的剖面图。
图15(a)至图15(c)分别为表示满足面方向条件的研磨对象面的剖面图。
图16(a)为表示通过对不满足面方向条件的研磨对象面所照射的光而熔融的造型材料的剖面图,图16(b)为表示通过对满足面方向条件的研磨对象面所照射的光而熔融的造型材料的剖面图。
图17为表示第1变形例的造型装置的构造的剖面图。
图18为表示第2变形例的造型装置的构造的剖面图。
图19为表示三维构造物中的热相对难以扩散的区域以及热相对容易扩散的区域的位置的一例的立体图。
图20为表示为了抑制三维构造物的变形而基于热的扩散程度来控制的热量的图表。
图21为表示光的强度与由光所传递的热量的关系的图表。
图22为表示照射区域的移动速度与由光所传递的热量的关系的图表。
具体实施方式
以下,参照图式,对处理装置、处理方法、加工方法、造型装置、造型方法、计算机程序及记录媒体的实施形态进行说明。以下,使用如下的造型系统1来对处理装置、处理方法、加工方法、造型装置、造型方法、计算机程序及记录媒体的实施形态进行说明,上述造型系统1可通过利用激光增厚熔接法(LMD:Laser Metal Deposition),进行使用造型材料M的附加加工而形成三维构造物ST。此外,激光增厚熔接法(LMD)亦可称为:直接金属沉积、直接能量沉积、激光披覆、激光近净成形、直接光制造、激光固结、形状沉积制造、送丝激光沉积、通气线、激光粉末熔合、激光金属成形、选择性激光粉末重熔、激光直接浇铸、激光粉末沉积、激光积层制造、激光快速成形。
又,以下的说明中,使用由相互正交的X轴、Y轴及Z轴所定义的XYZ正交座标系统,对构成造型系统1的各种构成要素的位置关系进行说明。此外,以下的说明中,为便于说明,X轴方向及Y轴方向分别设为水平方向(即,水平面内的既定方向),Z轴方向设为铅直方向(即,与水平面正交的方向,实质上为上下方向)。又,将围绕X轴、Y轴及Z轴的旋转方向(换言之,倾斜方向)分别称为θX方向、θY方向及θZ方向。此处,亦可将Z轴方向设为重力方向。又,亦可将XY平面设为水平方向。
(1)造型系统1的构造
首先,参照图1及图2(a)至图2(b),对本实施形态的造型系统1的整体构造进行说明。图1系表示本实施形态的造型系统1的构造之一例的方块图。图2(a)及图2(b)分别为表示本实施形态的造型系统1所具备的造型装置4的构造的侧视图(其中,为便于说明,一部分为剖面图)。
造型系统1可形成三维构造物(即,于三维方向的任一方向上均具有大小的三维的物体,立体物)ST。造型系统1可于成为用以形成三维构造物ST的基础(即,母材)的工件W上形成三维构造物ST。造型系统1可通过对工件W进行附加加工而形成三维构造物ST。于工件W为后述载台43的情形时,造型系统1可于载台43上形成三维构造物ST。于工件W为由载台43所保持的现有构造物的情形时,造型系统1可于现有构造物上形成三维构造物ST。于该情形时,造型系统1亦可形成与现有构造物一体化的三维构造物ST。形成与现有构造物一体化的三维构造物ST的动作系与对现有构造物附加新的构造物的动作等效。或者,造型系统1亦可形成可与现有构造物分离的三维构造物ST。此外,图2示出工件W为由载台43所保持的现有构造物的例。又,以下,亦使用工件W为由载台43所保持的现有构造物的例来进行说明。
如上所述,造型系统1可利用激光增厚熔接法来形成三维构造物ST。即,造型系统1亦可称为使用积层造型技术来形成物体的3D(three dimensional,三维)列印机。此外,积层造型技术亦可称为快速原型设计(Rapid Prototyping)、快速制造(RapidManufacturing)、或者积层制造(Additive Manufacturing)。
为了形成三维构造物ST,造型系统1如图1所示,具备:材料供给装置3、造型装置4、光源5、气体供给装置6、及控制装置7。材料供给装置3、造型装置4、光源5、气体供给装置6、及控制装置7收纳于箱体C内。图1所示的例中,造型装置4收纳于箱体C的上部空间UC中,材料供给装置3、光源5、气体供给装置6及控制装置7收纳于位于上部空间UC的下方的箱体C的下部空间LC中。但,材料供给装置3、造型装置4、光源5、气体供给装置6及控制装置7各自于箱体C内的配置位置并不限定于图1所示的配置位置。
材料供给装置3对造型装置4供给造型材料M。材料供给装置3系以将如下分量,即,为使造型装置4形成三维构造物ST而于每单位时间内所必需的分量的造型材料M供给至造型装置4中的方式,供给与该必需的分量相应的所需量的造型材料M。
造型材料M可通过既定强度以上的光EL的照射而熔融的材料。作为此种造型材料M,例如可使用金属性的材料以及树脂性的材料中的至少一者。但,作为造型材料M,亦可使用与金属性的材料以及树脂性的材料不同的其他材料。造型材料M为粉状或粒状的材料。即,造型材料M为粉粒体。但,造型材料M亦可不为粉粒体,例如亦可使用线状的造型材料或气体状的造型材料。
造型装置4将由材料供给装置3所供给的造型材料M进行加工而形成三维构造物ST。进而,造型装置4进行对所形成的三维构造物ST的表面的至少一部分进行加工的处理。因此,造型装置4实质上亦作为用以对三维构造物ST的表面的至少一部分进行加工的加工装置(即,进行用以加工的处理的处理装置)而发挥功能。为了形成三维构造物且进行加工,造型装置4如图2(a)及图2(b)所示,具备:造型头41、头驱动系统42(42X、42Y、42Z)、载台43、载台驱动系统44、及测量装置45。进而,造型头41具备:照射系统411、及材料喷嘴(即,供给造型材料M的供给系统)412。造型头41、头驱动系统42、载台43、载台驱动系统44、及测量装置45收纳于腔室46内。
照射系统411用以从射出部413中射出光EL的光学系统(例如聚光光学系统)。具体而言,照射系统411经由光纤或光导管等未图示的光传输构件而与发出光EL的光源5光学性连接。照射系统411射出经由光传输构件而从光源5传播而来的光EL。照射系统411系从照射系统411向下方(即Z侧)照射光EL。于照射系统411的下方配置有载台43。于在载台43上搭载有工件W的情形时,照射系统411能够向工件W照射光EL。具体而言,照射系统411对作为光EL所照射(典型而言,聚光)的区域而设定于工件W上的圆形的(或者其他任意形状的)照射区域EA照射光EL。进而,照射系统411的状态可于控制装置7的控制下,于对照射区域EA照射光EL的状态、以及不对照射区域EA照射光EL的状态之间切换。此外,从照射系统411中射出的光EL的方向并不限定于正下方(即,与-Z轴方向一致),例如亦可为相对于Z轴而仅倾斜既定角度的方向。
材料喷嘴412具有供给造型材料M的供给出口414。材料喷嘴412从供给出口414中供给(具体而言,喷射、喷出、吹附)造型材料M。材料喷嘴412经由未图示的导管等粉体传输构件而与作为造型材料M的供给源的材料供给装置3物理性连接。材料喷嘴412经由粉体传输构件而供给从材料供给装置3中供给的供给造型材料M。此外,图2(a)至图2(b)中,材料喷嘴412描绘为管状,但材料喷嘴412的形状并不限定于该形状。材料喷嘴412从材料喷嘴412中向下方(即,-Z侧)供给造型材料M。于材料喷嘴412的下方配置有载台43。于在载台43上搭载有工件W的情形时,材料喷嘴412向工件W供给造型材料M。此外,从材料喷嘴412中供给的造型材料M的行进方向为相对于Z轴方向而倾斜既定角度(一例为锐角)的方向,但亦可为-Z侧(即,正下方)。
本实施形态中,材料喷嘴412为了向照射系统411照射光EL的照射区域EA中供给造型材料M,而与照射系统411对准。即,为了使作为材料喷嘴412供给造型材料M的区域而设定于工件W上的供给区域MA与照射区域EA一致(或者至少部分地重复),材料喷嘴412与照射系统411对准。此外,亦可以使材料喷嘴412供给造型材料M至与通过从照射系统411中射出的光EL而形成于工件W上的熔融池MP的方式对准。
头驱动系统42使造型头41移动。为了使造型头41移动,头驱动系统42具备:头驱动系统42X、头驱动系统42Y、及头驱动系统42Z。头驱动系统42X使造型头41沿着X轴移动。头驱动系统42Y使造型头41沿着Y轴移动。头驱动系统42Z使造型头41沿着Z轴移动。即,头驱动系统42使造型头41分别沿着X轴、Y轴及Z轴而移动。若造型头41分别沿着X轴及Y轴而移动,则照射区域EA(进而,供给区域MA)于工件W上分别沿着X轴及Y轴而移动。此外,头驱动系统42亦能够使造型头41沿着绕X轴的旋转轴、绕Y轴的旋转轴而旋转。
头驱动系统42X、头驱动系统42Y及头驱动系统42Z分别为包含例如音圈电机的驱动系统,但亦可为包含其他电机(或者驱动源)的驱动系统。头驱动系统42X具备:X引导部421X,其固定于经由空气弹簧等防振装置而设置于腔室46的底面上的支持框423上,且沿着X轴而延伸;以及音圈电机422X,其包含固定于X引导部421X上固的定子(例如磁石及线圈中之一者)以及固定于后述Y引导部421Y上的可动子(例如磁石及线圈中之另一者)。头驱动系统42Y具备:Y引导部421Y,其固定有音圈电机422X的可动子且沿着Y轴而延伸;以及音圈电机422Y,其包含固定于Y引导部421Y上的固定子(例如磁石及线圈中之一者)以及固定于后述Z引导部421Z上的可动子(例如磁石及线圈之另一者)。头驱动系统42Z具备:Z引导部421Z,其固定有音圈电机422Y的可动子且沿着Z轴而延伸;以及音圈电机422Z,其包含固定于Z引导部421Z上的固定子(例如磁石及线圈中之一者)以及固定于造型头41上上的可动子(例如磁石及线圈之另一者)。若音圈电机422X驱动,则Y引导部421Y(进而,经由Z引导部421Z而与Y引导部421Y连结的造型头41)沿着X引导部421X(即沿着X轴)而移动。若音圈电机422Y驱动,则Z引导部421Z(进而,与Z引导部421Z连结的造型头41)沿着Y引导部421Z(即沿着Y轴)而移动。若音圈电机422Z驱动,则造型头41沿着Z引导部421Z(即沿着Z轴)而移动。此外,支持框423系经由用以减少来自造型系统1所设置的地板的振动、或者来自造型系统1内且腔室46外的振动的防振装置而设置于腔室中,但例如若来自造型系统1内且腔室46外的振动可忽略,则亦可设置于造型系统1与地板之间,于该地板的振动条件良好(低振动)的情形时,防振装置亦可不存在。
载台43可保持工件W。进而,载台43可将所保持的工件W释放。上述照射系统411系于载台43保持工件W的期间的至少一部分中照射光EL。进而,上述材料喷嘴412系于载台43保持工件W的期间的至少一部分中供给造型材料M。此外,材料喷嘴412所供给的造型材料M的一部分存在从工件W的表面向工件W的外部(例如向载台43的周围)散落或洒落的可能性。因此,造型系统1亦可于载台43的周围具备将散落或洒落的造型材料M回收的回收装置。此外,载台43为了保持工件W,亦可具备机械性夹盘或真空吸附夹盘等。
载台驱动系统44使载台43移动(变更载台43的姿势)。为了使载台43移动,载台驱动系统44具备:载台驱动系统44θY、及载台驱动系统44θZ。载台驱动系统44θY使载台43沿着θY轴移动。换言之,载台驱动系统44θY使载台43绕Y轴旋转。载台驱动系统44θZ使载台43沿着θZ轴移动。换言之,载台驱动系统44θZ使载台43围绕Z轴而旋转。即,载台驱动系统44使载台43分别沿着θY轴及θZ轴而移动。此外,图2(a)、(b)所示之例中,以θY轴于工件W中贯通的方式(以θY轴与载台43的上表面基本一致的方式)而设定,但并不限定于此,θY轴亦可设定于工件的上方或下方(相对于载台43的上表面而言为上方(+Z侧)、或者相对于载台43的上表面而言为下方(-Z侧))。
载台驱动系统44θY及载台驱动系统43θZ分别为包含例如旋转电机的驱动系统,但亦可为包含其他电机(或者驱动源)的驱动系统。载台驱动系统44θY具备:板状的保持构件441θY,其保持载台43;板状的壁构件442θY,其从保持构件441θY的+Y侧的端部及-Y侧的端部向+Z侧突出;旋转电机443θY,其具有可绕Y轴而旋转的转子;以及连结构件444θY,其将旋转电机443θY的转子与壁构件442θY连结。旋转电机443θY系固定于经由空气弹簧等防振装置而设置于腔室46的底面上的支持框445上。载台驱动系统44θZ具备旋转电机443θZ,其可绕Z轴而旋转且具有连结于载台43上的转子。旋转电机443θZ固定于保持构件441θY上。若旋转电机443θY驱动,则保持构件441θY(进而,保持构件441θY所保持的载台43)绕Y轴而旋转。若旋转电机44θZ驱动,则保持构件441θY(进而,保持构件441θY所保持的载台43)围绕Y轴而旋转。若旋转电机443θZ驱动,则载台43绕Z轴而旋转。若旋转电机44θZ驱动,则保持构件441θY(进而,保持构件441θY所保持的载台43)绕Y轴而旋转。此外,支持框445系经由防振装置而设置于腔室中,该防振装置用以减少来自造型系统1所设置的地板的振动、或者来自造型系统1内且腔室46外的振动,但例如若来自造型系统1内且腔室46外的振动可忽略,则亦可设置于造型系统1与地板之间,于该地板的振动条件良好(低振动)的情形时,防振装置亦可不存在。
若载台43分别沿着θY轴及θZ轴而移动(分别围绕θY轴及θZ轴而旋转),则载台43(进而,载台43所保持的工件W及三维造型物ST中的至少一者)相对于照射系统411的相对位置改变。更具体而言,若载台43沿着θY轴及θZ轴中的至少一者而移动,则相对于照射系统411的载台43(进而,载台43所保持的工件W及三维造型物ST中的至少一者)的姿势改变。相对于来自照射系统411的光EL的射出方向的载台43(进而,载台43所保持的工件W及三维造型物ST中的至少一者)的姿势改变。相对于从照射系统411向照射区域EA的光EL的轴线的载台43(进而,载台43所保持的工件W及三维造型物ST中的至少一者)的姿势改变。
测量装置45对造型装置4所形成的三维构造物ST的形状进行测量。测量装置45例如测定三维构造物ST的表面的形状。测量装置45亦可使用以下方法来测量三维构造物ST的形状,例如:于三维构造物ST的表面投影光图案,对所投影的图案的形状进行测量的图案投影法或光切断法;于三维构造物ST的表面投射光,从至所投射的光返回为止的时间来测定至三维构造物ST为止的距离,于三维构造物ST上的多个位置进行该测定的飞行时间法;迭纹形貌法(具体而言,栅格照射法或者栅格投影法)、全像干涉法、自准直法、立体法、像散法、临界角法、或者刀缘法。
此外,测量装置45亦可测定工件W的形状(例如,其表面的形状)。
再者,于图1中,光源5系将例如红外光、可见光及紫外光中的至少一者作为光EL而射出。但,光EL亦可使用其他种类的光。光EL为激光。于该情形时,光源5亦可包含激光光源(例如激光二极体(LD:Laser Diode)等半导体激光。激光光源亦可为光纤激光或CO2激光、YAG(yttrium aluminum garnet,钇铝石榴石)激光、准分子激光等。但,光EL亦可不为激光,光源5亦可包含任意光源(例如LED(Light Emitting Diode,发光二极体)及放电灯等中的至少一者)。
气体供给装置6为惰性气体的供给源。惰性气体的一例可列举氮气或氩气。气体供给装置6对造型装置4的腔室46内供给惰性气体。其结果,腔室46的内部空间成为由惰性气体所冲洗的空间。此外,气体供给装置6亦可为储存有氮气或氩气等惰性气体的储气罐,于惰性气体为氮气的情形时,亦可为以大气为原料而产生氮气的氮气产生装置。
控制装置7控制造型系统1的动作。控制装置7可包含例如CPU(CentralProcessing Unit,中央处理单元)或GPU(Graphics Processing Unit,图形处理单元)、存储器。控制装置7系通过CPU执行计算机程序,而作为控制造型系统1的动作的装置来发挥功能。该计算机程序系用以使控制装置7(例如CPU)进行(即,执行)控制装置7所应进行的后述动作的计算机程序。即,该计算机程序系用以使控制装置7发挥功能而使造型系统1进行后述动作的计算机程序。CPU所执行的计算机程序可记录于控制装置7所具备的存储器(即,记录媒体)中,亦可记录于控制装置7中所内藏或者控制装置7上可附属的任意的存储媒体(例如硬碟或半导体存储器)中。或者,CPU亦可经由网络接口,而从控制装置7的外部的装置中下载应执行的计算机程序。又,控制装置7亦可不配置于造型系统1的内部,例如亦可作为伺服器等而配置于造型系统1外。于该情形时,控制装置7与造型系统1亦可由有线、无线等通讯线路或网络所连接。于使用有线来物理性连接的情形时,例如可为:IEEE(institute ofelectrical and electronics engineers,美国电机电子工程师学会)1394、RS-232x、RS-422、RS-423、RS-485、USB(universal serial bus,通用序列汇流排)等串列连接、并列连接;或者10BASE-T、100BASE-TX、1000BASET等经由网络的电连接。又,于使用无线来连接的情形时,亦可利用IEEE802.1x、OFDM(orthogonal frequency division multiplexing,正交分频多工)方式等无线LAN(local area network,区域网络)或Bluetooth(蓝牙,注册商标)等电波、红外线、光通讯等。于该情形时,控制装置7与造型系统1亦可构成为可经由通讯线路或网络来收发各种信息。又,控制装置7亦可经由上述通讯线路或网络而对造型系统1发送指令或控制参数等信息。造型系统1亦可具备接收装置,其经由上述通讯线路或网络而接收来自控制装置7的指令或控制参数等信息。此外,作为记录CPU所执行的计算机程序的记录媒体,亦可包含:CD-ROM(compact disk read only memory,只读光碟存储器)、CD-R(CD-recordable,可录式光碟)、CD-RW(CD-rewritable,可覆写光碟)或软性磁碟、MO(magneto optical,磁光)、DVD-ROM(digital versatile disc-read only memory,只读式数字多功能光碟)、DVD-RAM(digital versatile disc-random access memory,随机存取式数字多功能光碟)、DVD-R、DVD+R、DVD-RW(digital versatile disc-read/write,可读写数字多功能光碟)、DVD+RW、Blu-ray(蓝光,注册商标)等磁碟或磁带等磁性媒体;光碟、光磁碟、USB存储器等半导体存储器;其他可存储程序的媒体。又,程序中,除存储于上述记录媒体中而分布者以外,亦包含通过网际网络等网络线路而通过下载来分布的形态者。进而,记录媒体中包含可记录程序的机器,例如安装为上述程序可以软件或韧体等形态来执行的状态的通用或专用机器。进而又,程序中所含的各处理或功能可利用可由计算机执行的程序软件来执行,亦可以既定的闸阵列(FPGA(field programmable gate array,现场可程序闸阵列)、ASIC(application specific integrated circuit,特定应用集成电路))等硬件,或者程序软件与实现硬件的一部分要素的部分性硬件模块混在的形式来实现各部的处理。尤其于本实施形态中,控制装置7对通过照射系统411的光EL的射出形态进行控制。射出形态包含例如光EL的强度以及光EL的射出时刻中的至少一者。于光EL为脉冲光的情形时,射出形态可包含例如脉冲光的发光时间的长度以及脉冲光的发光时间与消光时间的比(所谓工作比)中的至少一者。进而,控制装置7控制由头驱动系统42所引起的造型头41的移动形态以及由载台驱动系统44所引起的载台43的移动形态。移动形态包含例如移动量、移动速度、移动方向及移动时刻中的至少一者。进而,控制装置7控制通过材料喷嘴412的造型材料M的供给形态。供给形态包含例如供给量(尤其是每单位时间的供给量)。此外,控制装置7亦可不设置于造型系统1的内部,例如亦可作为伺服器等而设置于造型系统1外。
(2)造型系统1的动作
继而,对造型系统1的动作进行说明。本实施形态中,造型系统1如上所述,进行用以形成三维构造物ST的造型动作。进而,造型系统1进行用以对通过造型动作而形成的三维构造物ST的表面的至少一部分进行加工的加工动作。因此,以下,对造型动作及加工动作依序进行说明。
(2-1)造型动作
首先,对造型动作进行说明。如上所述,造型系统1利用激光增厚熔接法来形成三维构造物ST。因此,造型系统1亦可通过进行依据激光增厚熔接法的现有造型动作,来形成三维构造物ST。以下,对利用激光增厚熔接法的三维构造物ST的造型动作的一例进行简单说明。
造型系统1系基于应形成的三维构造物ST的三维模型数据(例如CAD(ComputerAided Design,计算机辅助设计)数据)等,于工件W上形成三维构造物ST。三维模型数据包含表示三维构造物ST的形状(尤其是三维形状)的数据。作为三维模型数据,可使用:利用设置于造型系统1内的测量装置来测量的立体物的测量数据;与造型系统1分开设置的三维形状测量机,例如可相对于工件而移动且具有可接触工件的探针的接触型的三维座标测定机、或非接触型的三维测量机(一例为:图案投影方式的三维测量机、光切断方式的三维测量机、飞行时间方式的三维测量机、迭纹形貌方式的三维测量机、全像干涉方式的三维测量机、CT(Computed Tomography,计算机断层摄影)方式的三维测量机、MRI(MagneticResonance Imaging,磁振造影)方式的三维测量机等的测量数据。或者,三维模型数据亦可使用三维构造物ST的设计数据。此外,作为三维模型数据,例如可使用:STL(StereoLithography,立体印刷)格式、VRML(Virtual Reality Modeling Language,虚拟实境建模语言)格式、AMF(Additive Manufacturing File Format,积层制造档案格式)、IGES(Initial Graphics Exchange Specification,起始图形交换规格)格式、VDA-FS(Association of German Automotive Manufactures-Surfaces Interface,德国汽车制造商协会-表面接口)格式、HP/GL(Hewlett-Packard Graphics Language,HP图形语言)格式、点阵图格式等。为了形成三维构造物ST,造型系统1依序形成例如沿着Z轴方向排列的多个层状的部分构造物(以下称为“构造层”)SL。例如,造型系统1系逐层地依序形成通过将三维构造物ST沿着Z轴方向进行环切而获得的多个构造层SL。其结果,形成积层有多个构造层SL的积层构造体即三维构造物ST。以下,对通过逐层地依序形成多个构造层SL而形成三维构造物ST的动作的流程进行说明。
首先,对形成各构造层SL的动作进行说明。造型系统1系于控制装置7的控制下,于工件W的表面或者与形成完毕的构造层SL的表面相当的造型面CS上的所需区域中设定照射区域EA,从照射系统411对该照射区域EA照射光EL。此外,亦可将从照射系统411照射的光EL于造型面CS上所占的区域称为照射区域EA。本实施形态中,光EL的聚焦位置(即,聚光位置)与造型面CS一致。其结果,如图3(a)所示,通过从照射系统411中射出的光EL而于造型面CS上的所需区域中形成熔融池(即,通过光EL而熔融的金属的池(pool))MP。进而,造型系统1系于控制装置7的控制下,于造型面CS上的所需区域中设定供给区域MA,从材料喷嘴412对该供给区域MA供给造型材料M。此处,如上所述,照射区域EA与供给区域MA一致,因此供给区域MA设定于形成有熔融池MP的区域中。因此,造型系统1如图3(b)所示,从材料喷嘴412中对熔融池MP供给造型材料M。其结果,供给至熔融池MP中的造型材料M熔融。若随着造型头41的移动,不再对熔融池MP照射光EL,则于熔融池MP中熔融的造型材料M冷却而再次固化(即,凝固)。其结果,如图3(c)所示,再固化的造型材料M堆积于造型面CS上。即,形成由再固化的造型材料M的堆积物所形成的造型物。
包含通过此种光的照射EL而进行的熔融池MP的形成、造型材料M向熔融池MP中的供给、所供给的造型材料M的熔融以及熔融的造型材料M的再固化的一系列造型处理,系一面相对于造型面CS,使造型头41沿着XY平面而相对移动一面反复进行。若造型头41相对于造型面CS而相对移动,则照射区域EA亦相对于造型面CS而相对移动。因此,一系列造型处理系一面相对于造型面CS,使照射区域EA沿着XY平面而相对移动,一面反复进行。此时,光EL系对设定于欲形成造型物的区域中的照射区域EA选择性地照射,另一方面,对设定于不欲形成造型物的区域中的照射区域EA选择性地不照射(亦可称为于不欲形成造型物的区域中不设定照射区域EA)。即,造型系统1系一面使照射区域EA于造型面CS上沿着既定的移动轨迹而移动,一面在与欲形成造型物的区域的分布图案(即,构造层SL的图案)相应的时刻,对造型面CS照射光EL。其结果,于造型面CS上形成与由凝固的造型材料M所形成的造型物的聚集体相当的构造层SL。此处,将照射区域EA亦称为设定区域。此外,上述中,使照射区域EA相对于造型面CS而移动,但亦可使造型面CS相对于照射区域EA而移动。
造型系统1系于控制装置7的控制下,基于三维模型数据来反复进行用以形成此种构造层SL的动作。具体而言,首先,将三维模型数据以积层间距进行切片处理而制成切片数据。此外,亦可使用根据造型系统1的特性而对该切片数据进行一部分修正的数据。造型系统1系基于与构造层SL#1对应的三维模型数据、即与构造层SL#1对应的切片数据,来进行用以于相当于工件W的表面的造型面CS上形成第1层的构造层SL#1的动作。其结果,于造型面CS上,如图4(a)所示,形成构造层SL#1。其后,造型系统1将构造层SL#1的表面(即上表面)设定为新的造型面CS后,于该新的造型面CS上形成第2层的构造层SL#2。为了形成构造层SL#2,控制装置7首先以造型头41沿着Z轴而移动的方式控制驱动系统42。具体而言,控制装置7系控制驱动系统42,以照射区域EA以及供给区域MA设定于构造层SL#1的表面(即,新的造型面CS)上的方式,使造型头41向+Z侧移动。藉此,光EL的聚焦位置与新的造型面CS一致。其后,造型系统1于控制装置7的控制下,以与形成构造层SL#1的动作同样的动作,基于与构造层SL#2对应的切片数据而于构造层SL#1上形成构造层SL#2。其结果,如图4(b)所示,形成构造层SL#2。以下,同样的动作反复进行,直至构成应形成于工件W上的三维构造物的所有构造层SL形成为止。其结果,如图4(c)所示,由沿着Z轴(即,沿着从熔融池MP的底面朝向上表面的方向)而积层有多个构造层SL的积层构造物来形成三维构造物。
此外,亦可使用测量装置45,来测量于若干个构造层SL形成后、且所有构造层SL形成之前的三维构造物的形状(例如其表面的形状)。于该情形时,亦可将其后继续进行的构造层SL的造型中所使用的切片数据的至少一部分,基于测量装置45的结果来修正。
(2-2)加工动作(研磨动作)
继而,对加工动作进行说明。造型系统1进行如下的加工动作,其用以对由造型动作所形成的三维构造物ST的表面的至少一部分照射光EL,对三维构造物ST的表面的至少一部分进行加工。以下的说明中,作为加工动作的一例,使用用以对三维构造物ST的表面的至少一部分进行研磨的研磨动作来进行说明。以下,将通过研磨动作而研磨的面称为研磨对象面PS。
本实施形态中,「对研磨对象面PS进行研磨的研磨动作」包含:「与进行研磨动作的前相比较而言使研磨对象面PS光滑、提高研磨对象面PS的平坦度(即,使其平坦)、及/或使研磨对象面PS的表面粗糙度变细(即减小)的动作」。此外,若研磨对象面PS被研磨,则与研磨对象面PS被研磨之前相比较,存在研磨对象面PS的色调改变的可能性。因此,「对研磨对象面PS进行研磨的研磨动作」亦可包含「与进行研磨动作之前相比较,改变研磨对象面PS的色调的动作」。若研磨对象面PS被研磨,则与研磨对象面PS被研磨之前相比较,存在研磨对象面PS的反射率(例如,对任意光的反射率)以及扩散率(例如,对任意光的扩散率)中的至少一者改变的可能性。因此,「对研磨对象面PS进行研磨的研磨动作」亦可包含:「与进行研磨动作的前相比较,改变研磨对象面PS的反射率及扩散率中的至少一者的动作」。
以下,参照图5(a)及图5(b),对进行此种研磨动作的研磨对象面PS进行说明。图5(a)系表示三维构造物ST的剖面的剖面图,图5(b)系表示三维构造物的外观的立体图。
如图5(a)及图5(b)所示,存在如下可能性:三维构造物ST的表面包含沿着构成三维构造物ST的多个构造层SL的积层方向(即,Z轴方向)的面(典型而言为平行之面)。于该情形时,研磨对象面PS亦可包含沿着构造层SL的积层方向的面。即,研磨对象面PS亦可包含沿着构造层SL的积层方向的研磨对象面PS1。换言之,研磨对象面PS亦可包含朝向与构造层SL的积层方向交叉(该情形时,尤其是正交)的方向的研磨对象面PS1。研磨对象面PS1亦可包含多个构造层SL的表面。进而存在如下可能性:三维构造物ST的表面包含相对于构造层SL的积层方向而倾斜(即,相对于构造层SL的积层方向,以90度以外的角度而交叉)的面。于该情形时,研磨对象面PS亦可包含相对于构造层SL的积层方向而倾斜的面。即,研磨对象面PS亦可包含相对于构造层SL的积层方向而倾斜的研磨对象面PS2。换言之,研磨对象面PS亦可包含朝向与构造层SL的积层方向交叉(但不正交)的方向的研磨对象面PS2。研磨对象面PS2亦可包含多个构造层SL的表面。进而存在如下可能性:三维构造物ST的表面包含与构造层SL的积层方向正交的面(即,沿着XY平面的面)。于该情形时,研磨对象面PS亦可包含与构造层SL的积层方向正交的面。即,研磨对象面PS亦可包含与构造层SL的积层方向正交的研磨对象面PS3。换言之,研磨对象面PS亦可包含朝向构造层SL的积层方向的研磨对象面PS3。此外,研磨对象面PS1至PS3均可为包含平面的面,亦可为包含曲面的面。此外,构造层SL的积层方向亦可相对于Z轴方向而倾斜。于该情形时,若列举研磨对象面PS2为例,则亦可将研磨对象面PS2的面内方向且包含Z方向成分的方向称为积层方向。
此种研磨对象面PS存在如下可能性:成为可通过研磨动作进行研磨而变得光滑(或者,平坦或使表面粗糙度变细)的相对较粗糙的面(即,形成有凹凸的面)。
例如,如上所述,本实施形态中,通过将粉状或粒状的造型材料M熔融后使其再固化而形成三维构造物ST。因此,于三维构造物ST的表面的至少一部分,存在附着有未熔融的造型材料M的可能性。于该情形时,附着有未熔融的造型材料M的面可成为可通过研磨动作而变得光滑的相对较粗糙的面。进而,于三维构造物ST的表面的至少一部分,存在附着有以意外的形状而再固化的造型材料M的可能性。于该情形时,附着有以意外的形状而再固化的造型材料M的面可成为可通过研磨动作而变得光滑的相对较粗糙的面。
例如,如上所述,本实施形态中,于形成各构造层SL的期间中,造型头41分别沿着X轴及Y轴(即沿着XY平面)而移动。于该情形时,根据造型头41相对于造型面CS的相对移动形态,存在如下可能性:于沿着XY平面的构造层SL的表面(进而,三维构造层ST的表面)的至少一部分上,出现与造型头41的移动图案(典型而言为移动的间距)相应的规则或不规则的凹凸。于该情形时,出现规则或不规则的凹凸的面可成为可通过研磨动作而变得光滑的相对较粗糙的面。
例如,如上所述,本实施形态中,通过多个构造层SL积层而形成三维构造物ST。于该情形时,于三维构造物ST的表面(尤其是沿着积层方向的面或倾斜的面,即朝向与构造层SL的积层方向交叉的方向的面),存在出现与多个构造层SL的积层的间距相应的规则或不规则的凹凸的可能性。于该情形时,出现规则或不规则的凹凸的面可成为可通过研磨动作而变得光滑的相对较粗糙的面。
为对此种研磨对象面PS进行研磨动作,造型系统1首先于控制装置7的控制下,取得与三维构造物ST的表面的形状有关的形状信息。形状信息亦可包含与测量装置45的测量结果有关的信息。又,形状信息亦可包含与造型系统1的外部的三维测量装置的测量结果有关的信息。于该情形时,通过造型动作而形成三维构造物ST后,测量装置45测量三维构造物ST的表面的形状。其后,测量装置45将测量结果输出至控制装置7。或者,形状信息除了包含与测量装置45的测量结果有关的信息以外、或者代替包含与测量装置45的测量结果有关的信息,亦可包含与造型动作中所使用的(即,形成三维构造物ST时所使用的)三维构造物ST的三维模型数据有关的信息。
取得形状信息后,造型系统1于控制装置7的控制下,确定研磨对象面PS。例如,控制装置7亦可将三维构造物ST的表面中沿着构造层SL的积层方向的面的至少一部分,设定为研磨对象面SP(即研磨对象面SP1)。例如,控制装置7亦可将三维构造物ST的表面中相对于构造层SL的积层方向而倾斜的面的至少一部分设定为研磨对象面SP(即研磨对象面SP2)。例如,控制装置7亦可将三维构造物ST的表面中与构造层SL的积层方向正交的面的至少一部分设定为研磨对象面SP(即研磨对象面SP3)。例如,控制装置7亦可将三维构造物ST的表面的外表面(即,构成三维构造物ST的外观且可从外部观察的面)的至少一部分设定为研磨对象面SP。此时,控制装置7亦可将相对于照射系统411及载台43中的至少一者的研磨对象面PS的相对位置及姿势中的至少一者一并确定。
其后,造型系统1于控制装置7的控制下,对研磨对象面PS照射光EL而对研磨对象面PS进行研磨。即,本实施形态中,以光EL对研磨对象面PS进行研磨。具体而言,控制装置7系如图6(a)所示,基于形状信息,于研磨对象面PS上的某个区域部分设定照射区域EA,从照射系统411对该照射区域EA照射光EL。此外,图6(a)示出研磨对象面PS为出现规则或不规则的凹凸的面的例。此时,控制装置7视需要使造型头41及载台43中的至少一者移动,于所需的研磨对象面PS上的所需区域部分设定照射区域EA。若对照射区域EA照射光EL,则如图6(b)所示,研磨对象面PS中设定有照射区域EA的区域部分内的造型材料M通过光EL而再次熔融。若以形成凹凸的方式固化的造型材料M熔融,则通过熔融的造型材料M的自重以及表面张力中的至少一者的作用,熔融的造型材料M的表面(即,界面)接近平面或者成为平面。即,熔融的造型材料M的表面(即,界面)的光滑度提高。其后,若随着造型头41的移动而不再对熔融的造型材料M照射光EL,则熔融的造型材料M冷却而再次固化(即,凝固)。其结果,如图6(c)所示,以具有变得光滑(或者,平坦度提高、及/或表面粗糙度变细)的表面的方式而再固化的造型材料M构成三维构造物ST的表面。如此,通过研磨动作而对研磨对象面PS进行研磨。
控制装置7系一面基于形状信息,使造型头41相对于三维构造物ST而相对移动,一面反复进行如上所述的包含通过光的照射EL而进行的造型材料M的熔融以及熔融的造型材料M的再固化的一系列研磨处理。即,控制装置7系一面基于形状信息,使照射区域EA相对于研磨对象面PS而相对移动,一面反复进行一系列研磨处理。
但,如上所述,三维构造物ST存在包含相互不平行(即,朝向不同方向)的多个研磨对象面PS的可能性。于该情形时,若仅使造型头41沿着X轴、Y轴及Z轴中的至少一者而移动,则存在无法遍及研磨对象面PS的整体而照射光EL的可能性。例如,于对作为平面的第1研磨对象面PS照射光EL而将该第1研磨对象面PS进行研磨后,将与第1研磨对象面PS不平行的第2对研磨对象面PS进行研磨的情形时,若仅使造型头41沿着X轴、Y轴及Z轴中的至少一者而移动,则难以对第2研磨对象面PS照射光EL。更具体而言,就图5(a)及图5(b)所示的例而言,于对研磨对象面PS1至PS3中的任一者照射光EL而将该研磨对象面PS1至PS3中的任一者进行研磨后,将研磨对象面PS1至PS3中的任意另一者进行研磨的情形时,若仅使造型头41沿着X轴、Y轴及Z轴中的至少一者而移动,则难以使造型头41移动至可对研磨对象面PS1至PS3中的任意另一者照射光EL的位置。
因此,研磨动作中,控制装置7通过除了使造型头41移动以外、或者代替使造型头41移动,而使载台43移动,则亦可使造型头41及三维构造物ST相对移动。即,控制装置7一面基于形状信息,使照射区域EA相对于研磨对象面PS而相对移动且改变相对于照射系统411的三维构造物ST的姿势,一面反复进行一系列研磨处理。具体而言,就图5(a)及图5(b)所示的例而言,控制装置7系以三维构造物ST的姿势成为第1姿势的方式使载台43移动,该第1姿势成为研磨对象面PS1朝向可对研磨对象面PS1至PS3中的任一者(例如,研磨对象面PS1)照射光EL的第1方向的状态。而且,于三维构造物ST的姿势成为第1姿势的状态下,控制装置7一面基于形状信息,使照射区域EA相对于研磨对象面PS1而相对移动,一面反复进行一系列研磨处理。研磨对象面PS1的研磨结束后,控制装置7系以三维构造物ST的姿势成为第2姿势的方式使载台43移动,该第2姿势成为研磨对象面PS2朝向可对研磨对象面PS1至PS3中的任意另一者(例如,研磨对象面PS2)照射光EL的第2方向的状态。而且,于三维构造物ST的姿势成为第2姿势的状态下,控制装置7一面基于形状信息,使照射区域EA相对于研磨对象面PS2而相对移动,一面反复进行一系列研磨处理。以后,同样的动作反复进行至所有研磨对象面PS的研磨结束为止。其结果,对于任何研磨对象面PS均可照射光EL。
(2-3)研磨动作的动作条件
本实施形态中,控制装置7亦可以满足与研磨动作中所使用的光EL有关的第1动作条件的方式进行研磨动作。控制装置7除了满足第1动作条件以外或者代替满足第1动作条件,亦可以满足与研磨对象面PS有关的第2动作条件的方式进行研磨动作。以下,对第1动作条件及第2动作条件依序进行说明。
(2-3-1)与光EL有关的第1动作条件
(2-3-1-1)与光EL的强度有关的光强度条件
第1动作条件亦可包含与光EL的强度(尤其是研磨对象面PS上的每单位面积的强度或者设定于研磨对象面PS上的照射区域EA内的每单位面积的强度,以下,于无特别附注的情形时相同)有关的光强度条件。此处,光EL的强度的单位亦可使用通量[W/cm2]。光强度条件系如图7所示,可包含第1强度条件,即:研磨动作中所使用的光EL的强度小于造型动作中所使用的光EL的强度。若以满足包含此种第1强度条件的强度条件的方式进行研磨动作,则通过光EL的照射,造型材料M不会过度熔融。具体而言,不存在如下情形:通过光EL的照射,相对较多的造型材料M熔融至三维构造物ST的表面的形状意外改变的程度。例如,通过光EL的照射而熔融的造型材料M不会相对较多地熔融至向下方垂下的程度。因此,造型系统1可进行研磨动作,而不会意外地改变三维构造物ST的形状。
光强度条件亦可包含第2强度条件,即:研磨动作中所使用的光EL的强度成为既定强度,其不会高至由于使相对较多的造型材料M熔融而意外地改变三维构造物ST的表面的形状的程度。但,如上所述,本实施形态中,通过光EL的照射而使造型材料M熔融,藉此将研磨对象面PS进行研磨。因此,若假设研磨动作中所使用的光EL的强度成为甚至无法使造型材料M熔融的强度以下,则造型系统1无法通过光EL的照射而对研磨对象面PS进行研磨。因此,既定强度成为高至可使造型材料M熔融的程度的温度。于以满足包含此种第2强度条件的光强度条件的方式进行研磨动作的情形时,造型系统1亦可进行研磨动作,而不会意外地改变三维构造物ST的形状。
此外,作为第2强度条件中所使用的既定强度的一例,可列举相当于造型动作中所使用的光EL的强度的N1(其中,N1大于0)%的值。N1例如可为不足100,亦可为不足70,亦可为不足50,亦可为不足30。于N1不足100的情形时,第2强度条件相当于上述第1强度条件的一具体例。或者,作为既定强度的一例,可列举相当于造型动作中所使用的光EL的强度的1/N2(其中,N2大于1)的值。N2例如可为1以上,亦可为2以上,亦可为3以上,亦可为4以上。于N2大于1的情形时,第2强度条件相当于上述第1强度条件的一具体例。
又,第2强度条件亦可基于例如实验、或模拟、或者此两者来决定。又,第2强度条件亦可基于造型材料M来决定。
为了满足光强度条件,控制装置7可通过控制光源5来控制光EL的强度。例如,控制装置7亦可控制光源5所射出的光EL的强度。
为满足光强度条件,控制装置7亦可通过控制照射系统411来控制光EL的强度。例如,控制装置7亦可通过对为了控制光EL的强度而由照射系统411所具备的光学构件进行控制,来控制光EL的强度。例如,控制装置7亦可通过对为了控制照射区域EA内的光EL的强度分布而由照射系统411所具备的光学构件进行控制,来控制光EL的强度。作为用以控制强度及强度分布中的至少一者的光学构件例如可使用:于将光EL的光程横切的面内具有所需的浓度分布的滤光器、于将光EL的光程横切的面内具有所需的面形状的非球面的光学构件(例如,折射型的光学构件或者反射型的光学构件)、绕射光学元件以及空间光变调器等中的至少一者。例如,控制装置7亦可通过对为了控制光EL的聚焦位置(换言之,散焦量)而由照射系统411所具备的光学构件进行控制,来控制光EL的强度。其原因在于,聚焦位置越从研磨对象面PS上离开(即,散焦量越大),则研磨对象面PS上的光EL的强度越小。因此,控制装置7亦可以研磨动作中的聚焦位置与造型动作中的聚焦位置不同的方式,来控制聚焦位置。具体而言,控制装置7亦可以研磨动作中的聚焦位置的从研磨对象面PS的偏移量(即,散焦量)大于造型动作中的聚焦位置的从造型面CS的偏移量的方式,来控制聚焦位置。此外,作为用以控制聚焦位置的光学构件例如可使用聚光光学元件等。
为满足光强度条件,控制装置7亦可通过控制头驱动系统42及载台驱动系统44中的至少一者,来控制光EL的强度。具体而言,控制装置7亦可以造型头41(尤其是照射系统411)相对于研磨对象面PS而沿着Z轴移动的方式,来控制头驱动系统42及载台驱动系统44中的至少一者。若照射系统411相对于研磨对象面PS而沿着Z轴移动,则研磨对象面PS与照射系统411之间的间隔变化。若研磨对象面PS与照射系统411之间的间隔变化,则光EL对于研磨对象面PS的聚焦位置变化。因此,相对于研磨对象面PS而使照射系统411移动的动作系与控制光EL的聚焦位置的动作等效。于该情形时,控制装置7亦可以如下方式控制头驱动系统42及载台驱动系统44中的至少一者,即,进行研磨动作的情形时的研磨对象面PS与照射系统411之间的间隔大于进行造型动作的情形时的造型面CS与照射系统411之间的间隔。
为了满足光强度条件,控制装置7亦可通过控制与光EL的强度相关的光EL的任意特性,来控制光EL的强度。作为此种光EL的任意特性的一例,可列举研磨对象面PS上的照射区域EA的大小、形状及位置中的至少一者。其原因在于,若研磨对象面PS上的照射区域EA的大小、形状及位置中的至少一者改变,则研磨对象面PS上的光EL的强度分布可改变。例如,照射区域EA越大,该照射区域EA内的光的强度越小。因此,控制装置7亦可以研磨动作中所使用的照射区域EA大于造型动作中所使用的照射区域EA的方式,来控制照射区域EA的大小。其结果,满足如下第1强度条件,即:研磨动作中所使用的光EL的强度小于造型动作中所使用的光EL的强度。又,例如,照射区域EA越大,越可减少研磨动作所耗费的时间。例如,控制装置7亦可于满足第2强度条件的范围内,设定较造型动作中所使用的照射区域EA更大的照射区域EA。
此外,于作为研磨对象物的三维构造物ST根据场所而由不同材料来造型的情形时,亦可根据造型材料的特性,对三维构造物ST(研磨对象面PS)上的每个位置设定不同的光强度条件。此外,于三维构造物ST由1种造型材料M所构成的情形时,亦可于满足第2强度条件的范围内,对研磨对象面PS上的每个位置设定不同的光强度条件。
又,于上述中,已针对CW激光(Continuous Wave Laser,连续波激光),以强度进行说明,但于使用脉冲激光作为光源的情形时,亦可代替强度,而以1发脉冲所包含的全部能量来表示光强度条件。即,亦可将第1动作条件设为:与光EL的能量(研磨对象面PS上的每单位面积的能量或者设定于研磨对象面PS上的照射区域EA内的每单位面积的能量,以下,于无特别附注的情形时相同)有关的光能量条件,且研磨动作中所使用的光EL的能量小于造型动作中所使用的光EL的能量的条件。又,亦可将第2动作条件设为:研磨动作中所使用的光EL的能量大于可使造型材料M熔融的能量的条件。此处,光EL的能量亦可使用每1个脉冲的光EL的强度的积分值[ΣW/cm2]。此外,于光EL为脉冲光的情形时,脉冲光的发光时间越长(换言之,脉冲光的消光时间越短),照射区域EA上的光EL的强度越大。因此,于光EL为脉冲光的情形时,例如,控制装置7亦可控制光源5所射出的光EL的工作比。
(2-3-1-2)与光EL所照射的照射区域EA的尺寸有关的照射尺寸条件
第1动作条件亦可包含与光EL所照射的照射区域EA的尺寸(尤其是沿着研磨对象面PS的方向上的尺寸)有关的照射尺寸条件。照射尺寸条件如图8所示,可包含第1尺寸条件,即:设定于研磨对象面PS的某个区域部分中的照射区域EA的尺寸(具体而言,沿着研磨对象面PS的方向上的照射区域EA的宽度)R1大于该区域部分中所出现的凹凸的间距R2。此外,凹凸的间距R2意指夹持某个凸部而相邻的2个凹部之间的距离(即,沿着研磨对象面PS的距离)或者夹持某个凹部而相邻的2个凸部的各自的中心位置之间的距离(即,沿着研磨对象面PS的距离)。此外,凹凸的间距R2意指某个凸部的沿着研磨对象面PS的宽度或者某个凹部的沿着研磨对象面的宽度。
此处,假设于不满足包含第1尺寸条件的照射尺寸条件的情形时,照射区域EA的尺寸R1小于该区域部分中所出现的凹凸的间距R2。因此,如图9(a)至图9(b)所示,仅于光EL的照射区域EA内包含某一个凸部的一部分(或者某一个凹部的一部分,以下相同)。换言之,存在于光EL的照射区域EA内不包含多个凸部的边界的可能性。于该情形时,如图9(a)所示对某一个凸部的第1部分A1照射光EL而将该第1部分A1进行研磨后,如图9(b)所示对某一个凸部的第2部分A2照射光EL而将该第2部分A2进行研磨。其结果,由于对相同凸部进行多次的部分性研磨,故而存在未以第1部分A1与第2部分A2位于相同平面内的方式对该凸部进行研磨的可能性。即,存在经进行研磨动作的研磨对象面PS的宏观上的光滑度相对恶化的可能性。但,即便于该情形时,与不进行研磨动作的情形相比较,研磨对象面PS于微观上仍然变得光滑。
然而,若以满足包含第1尺寸条件的照射尺寸条件的方式进行研磨动作,则如图8所示,于光EL的照射区域EA内包含某一个凸部的整体(或者某一个凹部的整体,以下相同)。换言之,于光EL的照射区域EA内包含多个凸部的边界。因此,通过光EL的照射,位于照射区域EA内的一个凸部的整体一并进行研磨(参照上述图6(c))。其结果,与以不满足包含第1尺寸条件的照射尺寸条件的方式进行研磨动作的情形相比较,研磨对象面PS被适当地研磨。即,残存于研磨对象面PS上的凹凸相对减小。因此,造型系统1可对研磨对象面PS进行研磨,以使研磨对象面PS成为更光滑的面。
如上所述,于研磨对象面PS上,存在出现与多个构造层SL的积层的间距相应的规则或不规则的凹凸的可能性(参照图10)。此种凹凸于研磨对象面PS包含朝向与构造层SL的积层方向交叉的方向的研磨对象面PS1及PS2中的至少一者的情形时出现的可能性相对较高。于该情形时,如图10所示,凹凸的间距R2与构造层SL的高度(即,厚度)H等效。因此,照射尺寸条件亦可包含第2尺寸条件,即:设定于研磨对象面PS的某个区域部分中的照射区域EA的尺寸R1大于形成于该区域部分中的构造层SL的高度H。于以满足包含第2尺寸条件的照射尺寸条件的方式,对朝向与构造层SL的积层方向交叉的方向的研磨对象面PS1及PS2中的至少一者进行研磨动作的情形时,如图10所示,照射区域EA系跨越多个构造层SL而设定。即,照射区域EA系跨越某个构造层SL以及形成于该构造层SL上的另外至少一个构造层SL而设定。换言之,照射区域EA系以包含某个构造层SL与形成于该构造层SL上的另外至少一个构造层SL的边界的方式而设定。其结果,于光EL的照射区域EA内包含与构造层SL的侧方端部相当的一个凸部的整体(或者,某一个凹部的整体,以下相同)。即,对某个构造层SL与形成于该构造层SL上的另外至少一个构造层SL的边界照射光EL,对某个构造层SL及另外至少一个构造层SL进行研磨,以使其边界变得不明显。其结果,与以满足包含第1尺寸条件的照射尺寸条件的方式进行研磨动作的情形同样,造型系统1可对研磨对象面PS进行研磨,以使研磨对象面PS成为更光滑的面。
但,构成三维构造物ST的多个构造层SL的高度H未必一直相同。具体而言,如图11所示,存在构成三维构造物ST的一个构造层SL的高度H1低于另一个构造层SL的高度H2的可能性。于该情形时,若设定照射区域EA的尺寸R1大于相对较低的构造层SL的高度H1的第2尺寸条件,则视情形,如图11所示,存在光EL的照射区域EA内不包含与相对较高的构造层SL的侧方端部相当的某一个凸部的整体(或者,某一个凹部的整体,以下相同)的可能性。因此,照射尺寸条件亦可包含第3尺寸条件,即:设定于研磨对象面PS的某个区域部分中的照射区域EA的尺寸R1大于形成于该区域部分中的多个构造层SL中的最高的构造层SL的高度H(图11所示的例中,为高度H2)。于该情形时,造型系统1可对研磨对象面PS进行研磨,以使研磨对象面PS成为更光滑的面。或者,照射尺寸条件亦可包含第4尺寸条件,即:设定于研磨对象面PS的某个区域部分中的照射区域EA的尺寸R1大于形成于该区域部分中的相邻的2个以上构造层SL的中心位置(具体而言,沿着构造层SL的积层方向的中心位置)之间的间隔D1(参照图11)。换言之,照射尺寸条件亦可包含第5尺寸条件,即:设定于研磨对象面PS的某个区域部分中的照射区域EA的尺寸R1大于形成于该区域部分中的相邻的2个以上构造层SL的高度的平均值。就图11所示的例而言,第5尺寸条件亦可包含如下条件:照射区域EA的尺寸R1大于某个构造层SL的高度H1与形成于该构造层SL上的构造层SL的高度H2的平均值即「(H1+H2)/2」。或者,就图11所示的例而言,第5尺寸条件亦可包含如下条件:照射区域EA的尺寸R1大于某个构造层SL的高度H1与形成于该构造层SL上的多个(图11所示的例中为2个)构造层SL的高度H3的平均值即「(H1+H3)/2」。
为满足照射尺寸条件,控制装置7亦可控制照射系统411。例如,控制装置7亦可通过对为了控制照射区域EA的尺寸而由照射系统411所具备的光学构件进行控制,来控制照射区域EA的尺寸。作为此种光学构件的一例,可列举:例如可通过位置或姿势的变更而变更聚光状态的聚光光学元件;可将光EL可通过的开口的形状及大小中的至少一者加以变更的光圈构件;以及在与照射系统411的光轴交叉的面(即,与光EL的传播方向交叉的面)内,能够以可变的方式设定光EL可通过的区域以及可遮挡光EL的区域的光成形构件等中的至少一者。或者,由于若研磨对象面PS相对于照射系统411的相对位置(尤其是姿势)改变,则照射区域EA的尺寸亦可改变,故而控制装置7亦可通过控制头驱动系统42及载台驱动系统44中的至少一者,来控制研磨对象面PS相对于照射系统411的相对位置(尤其是姿势),从而控制照射区域EA的尺寸。于控制照射区域EA的尺寸的情形时,控制装置7亦可基于上述形状信息,来确定研磨对象面PS上出现的凹凸的间距R2,以满足根据所确定的间距R2而决定的照射尺寸条件的方式,来控制照射区域EA的尺寸。因此,上述形状信息亦可包含与研磨对象面PS上所出现的凹凸的形状有关的信息。
(2-3-1-3)与朝向照射区域EA的光EL的方向有关的光方向条件
第1动作条件亦可包含与朝向照射区域EA的光EL的方向有关的光方向条件。光方向条件可包含第1光方向条件,即:设定有照射区域EA的研磨对象面PS的法线NV、与朝向照射区域EA的光EL的轴线所形成的角度θ不会随着照射区域EA的位置而变化。例如,如图12(a)所示,于研磨对象面PS包含相互不平行的研磨对象面PS#a、研磨对象面PS#b及研磨对象面PS#c的情形时,第1光方向条件成为如下条件:研磨对象面PS#a的法线NV#a与对研磨对象面PS#a照射的光EL的轴线所形成的角度θ#a、研磨对象面PS#b的法线NV#b与对研磨对象面PS#b照射的光EL的轴线所形成的角度θ#b、以及研磨对象面PS#c的法线NV#c与对研磨对象面PS#c照射的光EL的轴线所形成的角度θ#c全部相同。例如,如图12(b)所示,于研磨对象面PS为曲面的情形时,第1光方向条件成为如下条件:研磨对象面PS的第1部分A#d的法线NV#d与对第1部分A#d照射的光EL的轴线所形成的角度θ#d、以及研磨对象面PS的第2部分A#e的法线NV#e与对第2部分A#e照射的光EL的轴线所形成的角度θ#e全部相同。若以满足包含第1光方向条件的光方向条件的方式进行研磨动作,则与以不满足包含第1光方向条件的光方向条件的方式进行研磨动作的情形相比较,研磨对象面PS上的光EL的点的形状(即,照射区域EA的形状)不会随着照射区域EA的位置而变化。因此,不论照射区域EA的位置如何,造型系统1均可以相对高精度地对研磨对象面PS进行研磨的方式进行研磨动作。此外,于研磨对象面PS为曲面的情形时的所谓法线,可于曲面上的特定位置设为该曲面的切面的法线。因此,研磨对象面PS的第1部分A#d的法线NV#d可设为与该第1部分A#d相切的切面的法线,研磨对象面PS的第2部分A#e的法线NV#e可设为与该第2部分A#e相切的切面的法线。
光方向条件如图13所示,亦可包含第2光方向条件,即:不论照射区域EA的位置如何,设定有照射区域EA的研磨对象面PS的法线NV的方向、与朝向照射区域EA的光EL的轴线的方向均相同(换言之,一致)。换言之,光方向条件亦可包含第2光方向条件,即:设定有照射区域EA的研磨对象面PS的法线NV与朝向照射区域EA的光EL的轴线所形成的角度θ成为0度。此外,此处所言的「角度θ成为0度」的状态不仅包含角度θ与0度完全一致的情形,亦包含虽然角度θ与0度不一致,但可视为角度θ实质上为0度的状态(即,角度θ大致成为0度的状态)。若以满足包含第2光方向条件的光方向条件的方式进行研磨动作,则光EL相对于研磨对象面PS而垂直入射。因此,若以满足包含第2光方向条件的光方向条件的方式进行研磨动作,则与以不满足包含第2光方向条件的光方向条件的方式进行研磨动作的情形相比较,研磨对象面PS上的光EL的点的形状(即,照射区域EA的形状)接近于理想形状(例如,正圆)。因此,造型系统1可以相对高精度地对研磨对象面PS进行研磨的方式进行研磨动作。
光方向条件如图14所示,亦可包含第3光方向条件,即:以设定有照射区域EA的研磨对象面PS的法线NV与朝向照射区域EA的光EL的轴线所形成的角度θ减小(即,接近于0度)的方式,来调整从照射系统411朝向照射区域EA的光EL的方向(即,轴线的方向)。若以满足包含此种第3光方向条件的光方向条件的方式来调整光EL的方向后,进行研磨动作,则与未调整光EL的方向而进行研磨动作的情形相比较,研磨对象面PS上的光EL的点的形状(即,照射区域EA的形状)相应地接近于理想的形状。因此,造型系统1可以相对而言相应地高精度地对研磨对象面PS进行研磨的方式进行研磨动作。
为满足光方向条件,控制装置7亦可控制照射系统411。例如,若来自照射系统411的光EL的射出方向改变,则从照射系统411朝向照射区域EA的光EL的方向(即,轴线的方向)亦可改变。因此,控制装置7亦可通过对为了控制光EL从照射系统411中射出的方向而由照射系统411所具备的光学构件进行控制,来控制入射角度θ。作为此种光学构件的一例,可列举可使光EL偏转光学构件(例如旋转镜)等。
若相对于光EL从照射系统411中的射出方向的三维造型物ST的姿势改变,则从照射系统411朝向照射区域EA的光EL的方向(即,轴线的方向)亦可改变。因此,为满足光方向条件,控制装置7亦可控制载台驱动系统44而变更相对于光EL的射出方向的三维构造物ST的姿势。或者,如后述,于头驱动系统42可使造型头41(尤其是照射系统411)沿着θX轴、θY轴及θZ轴中的至少一者而移动的情形时,控制装置7亦可控制头驱动系统42而变更相对于光EL的射出方向的三维构造物ST的姿势。
于为了满足光方向条件而控制照射系统411、头驱动系统42及载台驱动系统44中的至少一者的情形时,控制装置7亦可基于上述形状信息,来确定照射系统411与研磨对象面PS之间的相对位置关系,且基于所确定的位置关系,以朝向照射区域EA的光EL的方向满足光方向条件的方式来控制朝向照射区域EA的光EL的方向。因此,上述形状信息亦可包含和照射系统411与研磨对象面PS之间的相对位置关系有关的信息,来作为与研磨对象面PS的形状有关的信息的至少一部分。
此外,朝向照射区域EA的光EL的轴线的方向亦可设为:例如光EL的主光线的方向、或将光EL的行进方向上的多个剖面中的光EL的光量重心位置连结的轴线的方向。
(2-3-2)与研磨对象面PS有关的第2动作条件
第2动作条件亦可包含与研磨对象面PS所朝向的方向有关的面方向条件。面方向条件可包含第1面方向条件,即:如图15(a)至图15(c)所示,设定有照射区域EA的研磨对象面PS的法线NV的方向不会随着照射区域EA的位置而变化。即,面方向条件可包含如下的第1面方向条件,即:不论照射区域EA的位置如何,设定有照射区域EA的研磨对象面PS均朝向相同方向。例如,如图15(a)至图15(c)所示,于研磨对象面PS包含相互不平行的研磨对象面PS#a、研磨对象面PS#b及研磨对象面PS#c的情形时,第1面方向条件成为如下条件:于研磨对象面PS#a上设定有照射区域EA的情形时的研磨对象面PS#a的法线NV#a的方向、于研磨对象面PS#b上设定有照射区域EA的情形时的研磨对象面PS#b的法线NV#b的方向、以及于研磨对象面PS#c上设定有照射区域EA的情形时的研磨对象面PS#c的法线NV#c的方向全部相同。虽未图示,但于研磨对象面PS为曲面的情形时,第1面方向条件成为如下条件:于研磨对象面PS的第1部分A#d中设定有照射区域EA的情形时的第1部分A#d的法线NV#d的方向、以及于研磨对象面PS的第2部分A#e上设定有照射区域EA的情形时的第2部分A#e的法线NV#e的方向全部相同。
于图15(a)至图15(c)所示的例中,以满足包含第1面方向条件的光方向条件的方式进行研磨动作的情形时,控制装置7系以多个研磨对象面PS依序设定为一个研磨对象面PS的方式来反复进行如下动作:以多个研磨对象面PS中的一个研磨对象面PS的法线NV的方向成为所需方向的方式控制载台驱动系统44后,对一个研磨对象面PS进行研磨的动作。具体而言,控制装置7系以三维构造物ST的姿势成为研磨对象面PS#a至PS#c中的任一者(例如,研磨对象面PS#a)成为朝向所需方向的状态的姿势#a(例如,图15(a)所示的姿势)的方式,控制载台驱动系统44而使载台43移动。而且,于三维构造物ST的姿势成为姿势#a的状态下,控制装置7基于形状信息,一面使照射区域EA相对于研磨对象面PS#a而相对移动,一面对研磨对象面PS#a反复进行一系列研磨处理。研磨对象面PS#a的研磨结束后,控制装置7系以三维构造物ST的姿势成为研磨对象面PS#a至PS#c中的任意另一者(例如,研磨对象面PS#b)成为朝向相同的所需方向的状态的姿势#b(例如,图15(b)所示的姿势)的方式,控制载台驱动系统44而使载台43移动。而且,于三维构造物ST的姿势成为姿势#b的状态下,控制装置7基于形状信息,一面使照射区域EA相对于研磨对象面PS#b而相对移动,一面对研磨对象面PS#b反复进行一系列研磨处理。于研磨对象面PS#b的研磨结束后,控制装置7系以三维构造物ST的姿势成为研磨对象面PS#a至PS#c中的剩余一者(例如,研磨对象面PS#c)成为朝向相同的所需方向的状态的姿势#c(例如,图15(c)所示的姿势)的方式,控制载台驱动系统44而使载台43移动。而且,于三维构造物ST的姿势成为姿势#c的状态下,控制装置7基于形状信息,一面使照射区域EA相对于研磨对象面PS#c而相对移动,一面对研磨对象面PS#c反复进行一系列研磨处理。其结果,于三维构造物ST不论包含何种研磨对象面PS的情形时,造型系统1均可于该研磨对象面PS朝向相同方向的状态下,对该研磨对象面PS进行研磨。
若如上所述以满足包含第1面方向条件的光方向条件的方式进行研磨动作,则与以不满足包含第1面方向条件的光方向条件的方式进行研磨动作的情形相比较,研磨对象面PS上的光EL的点的形状(即,照射区域EA的形状)随着照射区域EA的位置而变化的可能性减小。因此,不论照射区域EA的位置如何,造型系统1均可以相对高精度地对研磨对象面PS进行研磨的方式进行研磨动作。
面方向条件亦可包含第2面方向条件,即:不论照射区域EA的位置如何,设定有照射区域EA的研磨对象面PS的法线NV的方向均与重力方向(即,Z轴方向)一致。即,面方向条件亦可包含如下的第2面方向条件:不论照射区域EA的位置如何,设定有照射区域EA的研磨对象面PS均成为水平面(即,与XY平面平行)。此处所谓的「研磨对象面PS成为水平面」的状态不仅包含研磨对象面PS与XY平面完全平行的情形,亦包含虽然研磨对象面PS不与XY平面完全平行,但可视为研磨对象面PS实质上为水平面的状态(即,研磨对象面PS成为大致水平面的状态)。此外,图15(a)至图15(c)分别示出设定有照射区域EA的研磨对象面PS#a的法线NV#a的方向、设定有照射区域EA的研磨对象面PS#b的法线NV#b的方向以及设定有照射区域EA的研磨对象面PS#c的法线NV#c的方向与重力方向一致之例。
此处,若研磨对象面PS不成为水平面,则如图16(a)所示,通过光EL的照射而熔融的造型材料M存在通过该熔融的造型材料M的自重,而于研磨对象面PS内向下方偏置分布的可能性。即,存在通过光EL的照射而熔融的造型材料M的表面不成为平坦的面的可能性。其结果,存在通过光EL的照射而研磨的研磨对象面PS不成为平坦的面的可能性。即便于该情形时,与不进行研磨动作的情形相比较,研磨对象面PS亦仍然变得光滑。另一方面,若研磨对象面PS成为水平面,则如图16(b)所示,通过光EL的照射而熔融的造型材料M通过该熔融的造型材料M的自重以及表面张力中的至少一者,于研磨对象面PS内均等分布的可能性相对提高。即,通过光EL的照射而熔融的造型材料M的表面成为平坦的面的可能性相对提高。其结果,通过光EL的照射而研磨的研磨对象面PS成为平坦的面的可能性相对提高。因此,造型系统1通过以满足包含第2面方向条件的面方向条件的方式进行研磨动作,可对研磨对象面PS进行研磨,以使研磨对象面PS成为更光滑的面。此外,第2面方向条件亦可为如下条件:不论照射区域EA的位置如何,设定有照射区域EA的研磨对象面PS的姿势均成为一定。于该情形时,通过光EL的照射而熔融的造型材料M的偏置状况于研磨对象面PS的任一位置上均成为相同的偏置状况,研磨对象面PS的研磨状态不论位置如何均成为一定。
面方向条件亦可包含第3面方向条件,即:设定有照射区域EA的研磨对象面PS朝向铅直上方(即,+Z侧)。若研磨对象面PS朝向铅直上方,则通过光EL的照射而熔融的造型材料M通过该熔融的造型材料M的自重,而于研磨对象面PS内均等分布的可能性相对提高(参照上述图16(b))。即,通过光EL的照射而熔融的造型材料M的表面成为平坦的面的可能性相对提高。其结果,通过光EL的照射而研磨的研磨对象面PS成为平坦的面的可能性相对提高。因此,造型系统1可通过以满足包含第3面方向条件的面方向条件的方式进行研磨动作,而对研磨对象面PS进行研磨,以使研磨对象面PS成为更光滑的面。
为了满足面方向条件,控制装置7亦可控制载台驱动系统44。即,控制装置7亦可以满足面方向条件的方式(即,研磨对象面PS成为水平面的方式),来控制研磨对象面PS的姿势(即,三维构造物ST的姿势)。换言之,控制装置7亦可以满足面方向条件的方式,来控制研磨对象面PS相对于光EL的相对位置(即,三维构造物ST相对于光EL的相对位置)。于该情形时,控制装置7亦可基于上述形状信息来确定研磨对象面PS的法线NV的方向,基于该确定的法线NV的方向,以满足面方向条件的方式来控制载台驱动系统44。因此,上述形状信息亦可包含与研磨对象面PS的姿势有关的信息来作为与研磨对象面PS的形状有关的信息的至少一部分。若研磨对象面PS的法线NV的方向成为所需的方向(例如,重力方向),则控制装置7系以研磨对象面PS的法线NV的方向成为所需方向的方式来控制载台驱动系统44。其后,研磨对象面PS的法线NV的方向成为所需方向后,控制装置7开始进行研磨对象面PS的研磨。
此外,于研磨对象面PS为曲面的情形时,研磨对象面PS所朝向的方向可于曲面上的特定位置上设为该曲面的切面的法线的方向。例如,于研磨对象面PS为曲面的情形时,研磨对象面PS上的第1部分所朝向的方向亦可设为与该第1部分相切的切面的法线的方向。
此外,上述实施形态中,于所有构造层SL的形成(三维构造物ST的造型)结束后,通过光EL而进行加工动作,但亦可对若干个构造层SL的形成后、且所有构造层SL形成之前的三维构造物,通过光EL来进行加工动作(研磨动作)。
(3)变形例
继而,对造型系统1的变形例进行说明。
(3-1)第1变形例
首先,对造型系统1的第1变形例进行说明。上述说明中,造型系统1所具备的造型头41射出造型动作中所使用的光EL以及研磨动作中所使用的光EL的两者。即,进行造型动作的期间中的光EL的照射系统411内的光程成为与进行研磨动作的期间中的光EL的照射系统411内的光程相同。另一方面,第1变形例的造型系统1a系与射出造型动作中所使用的光EL的造型头41分开具备射出研磨动作中所使用的光EL的研磨头41a。
具体而言,造型系统1a与造型系统1的不同之处在于:代替造型装置4而具备造型装置4a。造型装置4a与造型装置4的不同之处在于:具备研磨头41a及头驱动系统42a。造型系统1a的其他构成要件亦可与造型系统1相同。因此,以下,参照图17,对第1变形例的造型装置4a进一步进行说明。此外,关于与造型系统1所具备的构成要件相同的构成要件,标注同一参照符号且省略其详细说明。
如图17所示,造型装置4a除了具备上述造型头41、头驱动系统42、载台43、载台驱动系统44及测量装置45以外,还具备研磨头41a及头驱动系统42a。研磨头41a具备照射系统411a。此外,图17中,为了图式的简略化,头驱动系统42及载台驱动系统44的记载简略化。
照射系统411a系用以从射出部413a中射出光ELa的光学系统(例如,聚光光学系统)。具体而言,照射系统411a系经由光纤或光导管等未图示的光传输构件而与发出光EL的光源5光学性连接。照射系统411a系将经由光传输构件而从光源5传播而来的光EL,作为光ELa而射出。即,光源5所发出的光EL系经由配置于光源5与造型装置4a之间或者造型装置4a内的分光器而分支为2个光EL,其中一个光EL传播至造型头41,另一个光EL传播至研磨头41a。照射系统411a系从照射系统411a向下方(即,-Z侧)照射光ELa。于照射系统411a的下方配置有载台43。于载台43上搭载有三维构造物ST的情形时,照射系统411a向三维构造物ST照射光ELa。具体而言,照射系统411a系对作为光ELa所照射的区域而设定于研磨对象面PS上的圆形的(或者,其他任意形状的)照射区域EAa照射光ELa。进而,照射系统411a的状态可于控制装置7的控制下,于对照射区域EAa照射光ELa的状态、以及对照射区域EAa不照射光ELa的状态之间切换。
头驱动系统42a使研磨头41a移动。具体而言,头驱动系统42a使研磨头41a分别沿着X轴、Y轴及Z轴而移动。此外,头驱动系统42a的构造可与头驱动系统42的构造相同。因此,与头驱动系统42a的构造有关的详细说明省略。
由于研磨头41a与造型头41分开准备,故而研磨头41a系从与造型头41不同的方向照射光ELa。即,光ELa系在与光EL的光程不同的光程上传播而照射至研磨对象面PS。因此,研磨头41a可于造型头41照射光EL的期间的至少一部分中,照射光ELa。即,造型系统1a可将造型动作于研磨动作同时进行。换言之,造型系统1a可将进行造型动作的时间带(或者时期)与进行研磨动作的时间带(或者时期)设为其等的至少一部分重叠的状态,或者将进行造型动作的时刻与进行研磨动作的时刻的至少一部分重叠。具体而言,造型系统1a于通过造型头41a对造型面CS照射光EL而形成三维构造物ST的一部分的期间的至少一部分中,可通过对已形成完毕的三维构造物ST的另一部分的表面的至少一部分即研磨对象面PS照射光ELa,而对该研磨对象面PS进行研磨。其结果,用以形成三维构造物ST且进行研磨的处理量提高。即,第1变形例的造型系统1a不仅享受与上述造型系统1可享受的效果同样的效果,而且可提高用以形成经研磨的三维构造物ST的处理量。
但,即便为造型装置4a系与造型头41分开具备研磨头41a的情形,造型系统1a亦可于通过造型动作而形成三维构造物ST后,进行研磨动作。即便于该情形时,第1变形例的造型系统1a仍然可享受与上述造型系统1可享受的效果同样的效果。
又,亦可于通过造型动作而形成三维构造物ST后,使用造型装置4a及研磨头41a的两者来进行研磨动作。
此外,上述说明中,于对三维构造物ST同时照射来自造型头41的光EL以及来自研磨头41a的光ELa的情形时,以光EL所照射的区域与光ELa所照射的区域不同的方式来设定研磨头41a及造型头41中的至少一者,但光EL与光ELa亦可设定于相同区域,或者光EL所照射的区域与光ELa所照射的区域亦可设定为一部分重复。
(3-2)第2变形例
继而,参照图18,对造型系统1的第2变形例进行说明。上述第1变形例中,共通的光源5所射出的光EL传播至造型头41及研磨头41a。另一方面,第2变形例的造型系统1b如图18所示,与第1变形例的造型系统1a的不同之处在于:与射出造型动作中所使用的光EL的光源5分开具备射出研磨动作中所使用的光ELa的光源5b。造型系统1b的其他构成要件亦可与造型系统1a相同。此种第2变形例的造型系统1b可享受与上述第1变形例的造型系统1a可享受的效果同样的效果。
此外,光源5a亦可射出与光源5所射出的光EL相同特性(例如,强度、波长、或偏光等)的光ELa。光源5a亦可射出与光源5所射出的光EL不同特性(例如,强度、波长、或偏光等)的光ELa。光源5a亦可射出与光源5所射出的光EL不同种类的能量束。
(3-3)第3变形例
继而,对造型系统1的第3变形例进行说明。第3变形例的造型系统1c的构造与上述造型系统1的构造相同。第3变形例的造型系统1c与上述造型系统1相比较,不同之处在于:进行研磨动作时,同时进行用以抑制由研磨动作所引起的三维构造物ST的变形的变形抑制动作。以下,对产生由研磨动作引起的三维构造物ST的变形的原因进行说明后,对用以抑制该变形的变形抑制动作进行说明。
(3-3-1)产生由研磨动作所引起的三维构造物ST的变形的原因
于研磨对象面PS被研磨的情形时,如上所述对研磨对象面PS照射光EL。从光EL对研磨对象面PS传递热。该热经由研磨对象面PS而亦传递(实质上为扩散)至三维构造物ST的内部。此处,根据三维构造物ST的特性(例如,材质、形状及密度中的至少一者),三维构造物ST中的热的扩散程度(即,表示扩散的容易度或者困难度的指标)未必均匀。即,存在与从光EL传递的热有关的特性(此处为与热的扩散程度有关的热特性)不同的区域存在于研磨对象面PS上的可能性。例如存在如下可能性:于研磨对象面PS上,存在从光EL传递的热相对难以扩散的区域、以及从光EL传递的热相对容易扩散的区域的可能性。
例如,如图19所示,存在如下可能性:三维构造物ST除了具有包含设定有照射区域EA的研磨对象面PS的表面SF1以外,还具有不包含研磨对象面PS或者包含当前未设定照射区域EA(例如,其后设定或者已经设定)的研磨对象面PS的表面SF2。于该情形时,根据研磨对象面PS上的某个区域部分与表面SF2的接近程度,可推定出传递至研磨对象面PS上的某个区域部分的热的扩散程度。具体而言,如图19所示,研磨对象面PS上的区域WA1较研磨对象面PS上的区域WA2而言接近表面SF2。因此,传递至区域WA1的热的扩散路径(即,三维构造物ST的内部的扩散路径)系小于或少于传递至区域WA2的热的扩散路径。因此,研磨对象面PS上的某个区域部分与表面SF2之间的距离越短、传递至该区域部分的热越难以扩散。此外,图19所示之例中,亦可称为于研磨对象面PS上存在从光EL传递的热相对难以扩散的区域WA1、以及从光EL传递的热相对容易扩散的区域WA2。
热相对难以扩散的区域WA1中,与热相对容易扩散的区域WA2相比较,热相对容易蓄积。其结果,区域WA1中,仅与热相对容易蓄积的程度相应地,较区域WA2而言热变形的可能性提高。因此,若不考虑热的扩散程度的差异而进行对研磨对象面PS进行一系列研磨处理,则由于热的扩散程度的差异,而存在经研磨的三维构造物ST意外变形的可能性。
或者,于三维构造物ST具备多个研磨对象面ST(例如,相互平行或不平行的多个研磨对象面PS)的情形时,具有存在从光EL传递的热相对难以扩散的研磨对象面PS、以及从光EL传递的热相对容易扩散的研磨对象面PS的可能性。于该情形时,于热相对难以扩散的研磨对象面PS上,较热相对容易扩散的研磨对象面PS而言,热变形的可能性亦提高。因此,于该情形时,由于热的扩散程度的差异,而存在经研磨的三维构造物ST意外变形的可能性。
因此,第3变形例中,控制装置7(换言之,处于控制装置7的控制下的造型系统1)通过进行变形抑制动作,而抑制由研磨动作所引起的(尤其是由来自光EL的热的扩散程度的差异所引起的)三维构造物ST的变形。
(3-3-2)变形抑制动作
控制装置7亦可通过对经由照射区域EA而从光EL传递至研磨对象面PS的热量进行控制,来进行抑制三维构造物ST的变形的变形抑制动作。具体而言,如图20所示,控制装置7亦可以热越难以扩散,从光EL传递的热量越少的方式,来控制从光EL传递的热量。即,控制装置7亦可以传递至研磨对象面PS上的某个区域部分的热越难以扩散,从光EL对该区域部分传递的热量越少的方式,来控制从光EL传递的热量。例如,控制装置亦可以从光EL对热相对难以扩散的区域WA1传递的热量少于从光EL对热相对容易扩散的区域WA2传递的热量的方式,来控制从光EL传递的热量。其结果,较传递至热相对容易扩散的区域部分的热量而言,传递至热相对难以扩散的区域部分的热量减少。若传递至某个区域部分的热量减少,则该区域部分难以热变形。因此,抑制热相对难以扩散的区域部分因来自光EL的热而导致变形。其结果,抑制由研磨动作所引起的(尤其是由来自光EL的热的扩散程度的差异所引起的)三维构造物ST的变形。
为了控制从光EL传递的热量,控制装置7亦可控制照射区域EA上的光EL的强度或能量(尤其是每单位面积的强度或能量)。具体而言,如图21所示,照射区域EA上的光EL的强度能量越大,从光EL传递的热量越多。因此,控制装置7可通过控制照射区域EA上的光EL的强度,来控制从光EL传递的热量。即,控制装置7亦可通过根据研磨对象面PS上的照射区域EA的位置(即,研磨对象面PS中设定有照射区域EA的区域部分中的热的扩散程度)而控制照射区域EA上的光EL的强度或能量,来控制从光EL传递的热量。于该情形时,控制装置7亦可以热越难以扩散,光EL的强度或能量越小的方式,来控制光EL的强度或能量。即,控制装置7亦可以传递至研磨对象面PS上的某个区域部分的热越难以扩散,对该区域部分照射的光EL的强度或能量越小的方式,来控制光EL的强度或能量。此外,关于光EL的强度或能量的控制方法,已经于研磨动作时所考虑到的光强度条件的说明中附带说明完毕,故而其详细说明省略。
为控制从光EL传递的热量,控制装置7亦可控制照射区域EA相对于研磨对象面PS的相对移动速度(即,照射区域EA相对于三维构造物ST的相对移动速度)。具体而言,设定于研磨对象面PS上的某个区域部分中的照射区域EA的移动速度越快,于该区域部分中设定有照射区域EA的时间越短。换言之,设定于研磨对象面PS上的某个区域部分中的照射区域EA的移动速度越快,光EL对某个区域部分照射的时间越短。于研磨对象面PS上的某个区域部分中设定有照射区域EA的时间越短,从光EL对该区域部分传递的热量越少。即,如图22所示,设定于研磨对象面PS上的某个区域部分中的照射区域EA的移动速度越快,从光EL对该区域部分传递的热量越少。因此,控制装置7可通过控制照射区域EA的相对移动速度,来控制从光EL传递的热量。即,控制装置7亦可通过根据研磨对象面PS上的照射区域EA的位置(即,研磨对象面PS中设定有照射区域EA的区域部分中的热的扩散程度)而控制照射区域EA的相对移动速度,来控制从光EL传递的热量。于该情形时,控制装置7亦可以热越难以扩散,照射区域EA的相对移动速度越快的方式,来控制照射区域EA的相对移动速度。即,控制装置7亦可以传递至研磨对象面PS上的某个区域部分的热越难以扩散,设定于该区域部分中的照射区域EA的相对移动速度越快的方式,来控制照射区域EA的相对移动速度。
为了控制照射区域EA的移动速度,控制装置7亦可控制头驱动系统42及载台驱动系统44中的至少一者。即,控制装置7亦可通过控制造型头41的移动速度(尤其是沿着XY平面的方向的移动速度)以及载台43的移动速度(尤其是沿着XY平面的方向的移动速度)中的至少一者,来控制照射区域EA相对于研磨对象面PS的相对移动速度。或者,于照射系统411具备可使光EL偏转的光学构件(例如,电流扫描器等)的情形时,控制装置7亦可通过控制可使光EL偏转的光学构件,来控制照射区域EA相对于研磨对象面PS的相对移动速度。
此外,控制装置7亦可以不论三维构造物ST上的照射区域EA的位置(即,研磨对象面PS中设定有照射区域EA的区域部分中的热的扩散程度)如何,从光EL传递的热量均成为一定的方式,来控制从光EL传递的热量。尤其于三维构造物ST中的热的扩散程度均匀的情形时,控制装置7亦可以不论三维构造物ST上的照射区域EA的位置如何,从光EL传递的热量均成为一定的方式,来控制从光EL传递的热量。即,控制装置7亦可以从光EL对某个研磨对象面PS的第1区域传递的热量、与从光EL对相同研磨对象面PS的第2区域传递的热量成为相同的方式,且以从光EL传递的热量、与从光EL对另一研磨对象面PS传递的热量成为相同的方式,来控制从光EL传递的热量。于该情形时,例如,控制装置7亦可以不论研磨对象面PS上的照射区域EA的位置如何,照射区域EA上的光EL的强度均成为一定的方式,来控制光EL的强度。例如,控制装置7亦可以不论研磨对象面PS上的照射区域EA的位置如何,照射区域EA相对于研磨对象面PS的相对移动速度均成为一定的方式,来控制照射区域EA的相对移动速度。
此外,亦可使用三维构造物ST的三维模型数据来进行上述变形抑制动作。例如,亦可使用三维构造物ST的三维模型数据来进行热模拟,确定热难以扩散的区域部分,以从光EL对该所确定的区域部分传递的热量减少的方式,来控制从光EL传递的热量。又,亦可预先将三维构造物的每个部分形状的热的扩散程度进行程序库化。例如,对于彼此不同的多个形状的三维构造物的部分,预先通过实验或模拟而求出热的扩散程度,使其与该形状相关联而作为程序库来存储。而且,亦可根据作为研磨对象物的三维构造物ST的形状,从该程序库中读出每个部分的热的扩散程度的信息,使用该信息来控制从光EL传递的热量。
(3-4)其他变形例
造型系统1亦可不以满足上述光强度条件的方式来进行研磨动作。于该情形时,研磨动作中所使用的光EL的强度可与造型动作中所使用的光EL的强度相同,亦可较大。
造型系统1亦可不以满足上述照射尺寸条件的方式来进行研磨动作。于该情形时,设定于研磨对象面PS的某个区域部分中的照射区域EA的尺寸R1可与该区域部分中出现的凹凸的间距R2相同,亦可较大。
造型系统1亦可不以满足上述光方向条件的方式来进行研磨动作。于该情形时,设定有照射区域EA的研磨对象面PS的法线NV、与朝向照射区域EA的光EL的轴线所形成的角度θ亦可随着照射区域EA的位置而变化。设定有照射区域EA的研磨对象面PS的法线NV的方向、与朝向照射区域EA的光EL的轴线的方向亦可不相同(换言之,亦可不一致)。亦可不以设定有照射区域EA的研磨对象面PS的法线NV与朝向照射区域EA的光EL的轴线所形成的角度θ减小的方式,来调整从照射系统411朝向照射区域EA的光EL的方向(即,轴线的方向)。
造型系统1亦可不以满足上述面方向条件的方式来进行研磨动作。于该情形时,设定有照射区域EA的研磨对象面PS的法线NV的方向亦可随着照射区域EA的位置而变化。设定有照射区域EA的研磨对象面PS亦可朝向与照射区域EA的位置相应的不同方向。设定有照射区域EA的研磨对象面PS的法线NV的方向亦可与重力方向(即,Z轴方向)不一致。设定有照射区域EA的研磨对象面PS亦可不成为水平面。设定有照射区域EA的研磨对象面PS亦可不朝向铅直上方(即,+Z侧)。例如,设定有照射区域EA的研磨对象面PS亦可不朝向铅直下方(即,-Z侧)。于研磨对象面PS朝向铅直下方的情形时,根据通过光EL的照射而熔融的造型材料M的自重与表面张力的关系,通过光EL的照射而熔融的造型材料M的表面存在成为平坦的面的可能性。
此外,虽进行研磨动作来作为三维造型物ST的加工动作,但亦可省略研磨动作。又,虽进行研磨动作来作为三维造型物ST的加工动作,但亦可进行研磨动作以外的加工,例如通过光EL或ELa的去除加工。
上述说明中,头驱动系统42使造型头41分别沿着X轴、Y轴及Z轴而移动。然而,头驱动系统42亦可使造型头41不沿着X轴、Y轴及Z轴中的至少一者而移动。除了X轴、Y轴及Z轴中的至少一者以外、或者代替X轴、Y轴及Z轴中的至少一者,头驱动系统42亦可使造型头41沿着θX轴、θY轴及θZ轴中的至少一者而移动。
上述说明中,载台驱动系统44使载台43分别沿着θY轴及θZ轴而移动。然而,载台驱动系统44亦可使载台43不沿着θY轴及θZ轴中的至少一者而移动。除了θY轴及θZ轴中的至少一者以外、或者代替θY轴及θZ轴中的至少一者,载台驱动系统44亦可使载台43沿着θX轴、X轴、Y轴及Z轴中的至少一者而移动。
上述说明中,造型装置4通过对造型材料M照射光EL,而使造型材料M熔融。然而,造型装置4亦可通过对造型材料M照射任意的能量束,而使造型材料M熔融。于该情形时,造型装置4除了具备照射系统411以外、或者代替具备照射系统411,亦可具备可照射任意能量束的光束照射装置。任意的能量束并无限定,包含电子束、离子束等带电粒子束或者电磁波。又,造型装置4亦可通过将热传递至造型材料M,而使造型材料M熔融。于该情形时,除了照射系统411以外、或者代替照射系统411,造型装置4亦可对造型材料M施加高温气体(一例为火焰)而使造型材料M熔融。
上述说明中,造型系统1可利用激光增厚熔接法来形成造型物。然而,造型系统1亦可利用如下的其他方式而由造型材料M来形成三维构造物ST,即,可通过反复进行由造型材料M来形成构造层SL的动作,使多个构造层SL积层而形成三维构造物ST。其他方式例如可列举:粉末烧结积层造型法(SLS:Selective Laser Sintering)等粉末床熔融结合法(PowderBed Fusion)、黏合材喷射法(Binder Jetting)或者激光金属熔合法(LMF:Laser MetalFusion)。
上述各实施形态的构成要件的至少一部分可与上述各实施形态的构成要件的至少其他一部分适当组合。上述各实施形态的构成要件中的一部分亦可不使用。又,只要法令容许,则将上述各实施形态中所引用的所有公开公报以及美国专利揭示加以援引而作为本文的记载的一部分。
本发明并不限定于上述实施例,可于不违背从专利申请的范围以及说明书整体中所读取的发明的要旨或思想的范围内适当变更,伴有此种变更的处理装置、处理方法、加工方法、造型装置、造型方法、计算机程序及记录媒体亦包含于本发明的技术性范围内。
符号说明:
1:造型系统
3:材料供给装置
4:造型装置
41:造型头
411:照射系统
412:材料喷嘴
42:头驱动系统
43:载台
44:载台驱动系统
5:光源
W:工件
M:造型材料
SL:构造层
ST:三维构造物
CS:造型面
PS:研磨对象面
EA:照射区域
MA:供给区域
MP:熔融池。
Claims (9)
1.一种处理装置,其特征在于,对造型物进行处理,所述造型物是通过对构件的第1表面照射造型用能量束,于所述第1表面形成熔融池,于所述熔融池中供给造型材料而被造型;
对于朝向与所述构件及所述造型物所排列的第1方向交叉的第2方向的所述造型物的第2表面的至少一部分照射加工用能量束。
2.如权利要求1所述的处理装置,其特征在于,
对所述构件与所述造型物的边界部分照射所述加工用能量束。
3.如权利要求1或2所述的处理装置,其特征在于,
所述加工用能量束对所述第2表面照射的第1区域的大小,大于所述造型用能量束对所述第1表面照射的第2区域的大小。
4.如权利要求1或2所述的处理装置,其特征在于,
于对所述造型物进行造型时所述造型用能量束向所述第1表面射出的相对于所述第2表面的方向,与所述加工用能量束向所述第2表面射出的相对于所述第2表面的方向彼此不同。
5.一种处理装置,其特征在于,对经使用造型用能量束积层造型后的造型物照射加工用能量束而对所述造型物进行处理;
所述造型物的表面的所述加工用能量束的点的大小,大于所述造型用能量束的点的大小。
6.如权利要求5所述的处理装置,其特征在于,
所述造型物包含多个构造层;
所述加工用能量束被照射于所述多个构造层之间。
7.如权利要求5或6所述的处理装置,其特征在于,
对所述造型物照射所述造型用能量束的方向,与对所述造型物照射所述加工用能量束的方向不同。
8.一种处理装置,其特征在于,对经使用造型用能量束积层造型后的造型物照射加工用能量束而对所述造型物进行处理;
所述造型物包含多个构造层;
在将于对所述造型物进行造型时照射所述造型用能量束的方向,以所述造型物为基准作为第1方向的情形,所述加工用能量束从以所述造型物为基准与所述第1方向不同的第2方向被照射于所述多个构造层之间。
9.如权利要求8所述的处理装置,其特征在于,进一步具备:
载置装置,载置所述造型物;
所述载置装置,于对所述造型物进行造型时以第1姿势载置所述造型物,于照射所述加工用能量束时以与所述第1姿势不同的第2姿势载置所述造型物。
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