CN115427187A - 加工系统 - Google Patents

加工系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115427187A
CN115427187A CN202080100025.2A CN202080100025A CN115427187A CN 115427187 A CN115427187 A CN 115427187A CN 202080100025 A CN202080100025 A CN 202080100025A CN 115427187 A CN115427187 A CN 115427187A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
processing
processing system
energy beam
optical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080100025.2A
Other languages
English (en)
Inventor
上野和树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Publication of CN115427187A publication Critical patent/CN115427187A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/90—Means for process control, e.g. cameras or sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0665—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by beam condensation on the workpiece, e.g. for focusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

本发明的加工系统使用能量射束来加工物体，所述加工系统包括：照射光学系统，具有聚光光学系统，将入射至聚光光学系统的光瞳面的能量射束予以聚光而照射至物体；以及检测装置，经由聚光光学系统来检测包含来自物体的光的物体光，聚光光学系统内的物体光的路径的至少一部分与聚光光学系统内的能量射束的路径的至少一部分不同。

Description

加工系统
技术领域
本发明例如涉及一种对物体进行加工的加工系统的技术领域。
背景技术
对物体进行加工的加工系统的一例在专利文献1中有所记载。具体而言，专利文献1中记载了一种加工系统，对作为物体的一例的工件供给材料粉末并且照射激光，由此来对工件进行增材加工。作为此种加工系统所具有的技术课题之一，可列举：适当地加工作为加工对象的物体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2019/270246号说明书
发明内容
根据第一实施例，提供一种加工系统，使用能量射束来加工物体，所述加工系统包括：照射光学系统，具有聚光光学系统，将入射至所述聚光光学系统的光瞳面的能量射束予以聚光而照射至所述物体；以及检测装置，经由所述聚光光学系统来检测包含来自所述物体的光的物体光，所述聚光光学系统内的所述物体光的路径的至少一部分与所述聚光光学系统内的所述能量射束的路径的至少一部分不同。
根据第二实施例，提供一种加工系统，使用能量射束来加工物体，所述加工系统包括：照射光学系统，将多个能量射束作为所述能量射束而照射至所述物体；以及射束特性变更装置，各别地变更所述多个能量射束中的至少一个的特性。
根据第三实施例，提供一种加工系统，使用能量射束来加工物体，所述加工系统包括：照射光学系统，将多个能量射束作为所述能量射束而照射至所述物体；以及射束特性变更装置，变更所述多个能量射束中的至少一个的特性，所述多个能量射束中的第一能量射束的特性与所述多个能量射束中的第二能量射束的特性不同。
根据第四实施例，提供一种加工系统，使用能量射束来加工物体，所述加工系统包括：照射光学系统，将多个能量射束作为所述能量射束而照射至所述物体；以及射束特性变更装置，变更所述多个能量射束中的至少一个的特性，所述射束特性变更装置能够将所述多个能量射束中的第一能量射束的特性设定为与所述多个能量射束中的第二能量射束的特性不同。
根据第五实施例，提供一种加工系统，使用能量射束来加工物体，所述加工系统包括：照射光学系统，将多个能量射束作为所述能量射束而照射至所述物体；以及射束特性设定装置，能够将所述多个能量射束中的第一能量射束的特性设定为与所述多个能量射束中的第二能量射束的特性不同。
根据第六实施例，提供一种加工系统，使用能量射束来加工物体，所述加工系统包括：照射光学系统，将多个能量射束作为所述能量射束而照射至所述物体；以及距离变更装置，变更所述多个能量射束重叠的面与所述物体的表面的距离，以变更所述能量射束在所述物体的所述表面上的分布。
本发明的作用以及其他利益将根据接下来说明的具体实施方式而明确。
附图说明
[图1]图1是表示第一实施方式的加工系统的结构的剖面图。
[图2]图2是表示第一实施方式的加工系统的系统结构的系统结构图。
[图3]图3是表示加工头(即，照射光学系统以及材料喷嘴)的结构的剖面图。
[图4]图4是表示加工头(即，照射光学系统以及材料喷嘴)的结构的剖面图。
[图5]图5是表示与聚光光学系统的光轴交叉的聚光光学系统内的假想光学面内的加工光的光路的剖面图。
[图6]图6是表示经由聚光光学系统而照射至工件的加工光的光路的另一例的剖面图。
[图7]图7是表示光学面OP内加工光EL#1至EL#4所通过的区域的另一例的剖面图。
[图8]图8(a)是表示被照射至工件的加工光的平面图，图8(b)是表示被照射至工件的加工光的剖面图。
[图9]图9(a)是表示被照射至工件的加工光的平面图，图9(b)是表示被照射至工件的加工光的剖面图。
[图10]图10(a)至图10(e)是分别表示对工件上的某区域照射加工光且供给造形材料时的情况的剖面图。
[图11]图11(a)至图11(c)是分别表示形成三维结构物的过程的剖面图。
[图12]图12是表示在造形面上沿着Y轴方向朝向+Y侧移动的目标照射区域(即，加工光的照射位置)的平面图。
[图13]图13(a)以及图13(b)是分别表示对移动方向上的相对后方侧的位置照射的加工光以及对移动方向上的相对前方侧的位置照射的加工光的强度的图表。
[图14]图14是表示对移动方向上的相对后方侧的位置照射的加工光以及对移动方向上的相对前方侧的位置照射的加工光的强度的图表。
[图15]图15(a)以及图15(b)是分别表示朝向在造形面上设定的目标照射区域照射有加工光EL的情况的断图。
[图16]图16是表示与聚光光学系统的光轴交叉的聚光光学系统内的假想光学面内的加工光的光路的剖面图。
[图17]图17是表示在造形面)上多个加工光所形成的期望形状的射束点的一例的平面图。
[图18]图18是表示第二实施方式的加工系统的结构的剖面图。
[图19]图19是表示第二实施方式的加工系统的系统结构的系统结构图。
[图20]图20是表示第二实施方式的照射光学系统内的(尤其是聚光光学系统内的)测量光以及物体光的光路的剖面图。
[图21]图21是图20的XX-XX'剖面图。
[图22]图22是表示第三实施方式的加工系统的系统结构的系统结构图。
[图23]图23是表示第三实施方式的照射光学系统的结构的剖面图。
[图24]图24(a)至图24(c)是分别表示对造形面照射的测量光的光路的示例的剖面图。
[图25]图25是表示第四实施方式的加工系统的系统结构的系统结构图。
[图26]图26是表示第四实施方式的照射光学系统内的(尤其是聚光光学系统内的)测量光以及返回光的光路的剖面图。
[图27]图27是图26的XXVI-XXVI'剖面图。
[图28]图28是表示第五实施方式的加工系统的系统结构的系统结构图。
[图29]图29是示意性地表示第五实施方式的回收装置以及气体供给装置的动作的平面图。
[图30]图30是表示第六实施方式的加工系统的系统结构的系统结构图。
[图31]图31是表示第六实施方式的围绕构件的结构的剖面图。
[图32]图32是表示第七实施方式的加工系统的系统结构的系统结构图。
[图33]图33是表示第七实施方式的加工系统的结构的剖面图。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边对作为本发明的加工系统的一实施方式的加工系统SYS进行说明。以下的说明中，使用由彼此正交的X轴、Y轴以及Z轴而定义的XYZ正交坐标系，对构成加工系统SYS的各种构成元件的位置关系进行说明。另外，以下的说明中，为了方便说明，设X轴方向以及Y轴方向分别为水平方向(即，水平面内的规定方向)，Z轴方向为铅垂方向(即，与水平面正交的方向，实质上为上下方向或重力方向)。而且，将绕X轴、Y轴以及Z轴的旋转方向(换言之，倾斜方向)分别称作θX方向、θY方向以及θZ方向。此处，也可将Z轴方向设为重力方向。而且，也可将XY平面设为水平方向。
(1)第一实施方式的加工系统SYS
首先，对第一实施方式的加工系统SYS(以下，将第一实施方式的加工系统SYS称作“加工系统SYSa”)进行说明。第一实施方式的加工系统SYSa是能够通过进行增材加工来形成三维结构物ST的加工系统。加工系统SYSa例如可通过进行基于激光金属沉积法(LaserMetal Deposition，LMD)的增材加工来形成三维结构物ST。另外，激光金属沉积法(LMD)也可称作直接金属沉积(direct metal deposition)、直接能量沉积(direct energydeposition)、激光覆层(laser cladding)、激光近形制造(laser engineered netshaping)、直接激光制造(direct light fabrication)、激光熔凝(laserconsolidation)、形状沉积制造(shape deposition manufacturing)、送丝激光沉积(wirefeed laser deposition)、气体穿线(gas through wire)、激光粉末融合(laser powderfusion)、激光金属成形(laser metal forming)、选区激光粉末重熔(selective laserpowder re-melting)、激光直接铸造(laser direct casting)、激光粉末沉积(laserpowder deposition)、激光增材制造(laser additive manufacturing)、激光快速成形(laser rapid forming)。但是，加工系统SYSa也可通过进行基于其他增材加工法的增材加工来形成三维结构物ST。
以下，依次说明进行此种增材加工的加工系统SYSa的结构以及动作。
(1-1)加工系统SYSa的结构
首先，一边参照图1以及图2，一边对第一实施方式的加工系统SYSa的结构进行说明。图1是示意性地表示第一实施方式的加工系统SYSa的结构的剖面图。图2是表示第一实施方式的加工系统SYSa的系统结构的系统结构图。
加工系统SYSa可形成三维结构物(即，为在三维方向的任何方向上均具备大小的三维物体，为立体物、换言之在X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向上具备大小的物体)ST。加工系统SYSa可在作为用于形成三维结构物ST的基础(即，母材)的工件W上形成三维结构物ST。加工系统SYSa可通过对工件W进行增材加工而形成三维结构物ST。在工件W为后述的载台41的情况下，加工系统SYSa可在载台41上形成三维结构物ST。在工件W为被载置于载台41上的物体即载置物的情况下，加工系统SYSa可在载置物上形成三维结构物ST。此时，加工系统SYSa也可形成与载置物一体化的三维结构物ST。形成与载置物一体化的三维结构物ST的动作等价于对载置物附加新的结构物的动作。另外，现有结构物例如也可为存在缺损部位的待修理品。加工系统SYSa也可在待修理品上形成三维结构物ST，以填埋待修理品的缺损部位。或者，加工系统SYSa也可形成可与载置物分离的三维结构物ST。被载置于载台41的载置物也可为加工系统SYSa所形成的其他三维结构物ST(即，现有结构物)。以下，使用工件W为被载置于载台41上的载置物的示例来进行说明。另外，以下的说明中，在未特别说明的情况下，工件W是指尚未形成有三维结构物ST的工件W以及已形成了三维结构物ST的至少一部分的工件W(即，包含已形成的三维结构物ST的至少一部分的工件W)这两者。
如上所述，加工系统SYSa可通过激光金属沉积法来形成造形物。即，加工系统SYSa也可以说是使用层叠造形技术来形成物体的三维(Three Dimensional，3D)打印机。另外，层叠造形技术也可被称作快速成形(Rapid Prototyping)、快速制造(RapidManufacturing)或增材制造(Additive Manufacturing)。
加工系统SYSa利用加工光EL来加工造形材料M而形成造形物。造形材料M是可通过规定强度以上的加工光EL的照射而熔融的材料。作为此种造形材料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。但是，作为造形材料M，也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。造形材料M为粉状的、或粒状的材料。即，造形材料M为粉粒体。但是，造形材料M也可并非粉粒体。例如，作为造形材料M，也可使用线状的造形材料以及气态的造形材料中的至少一者。
为了形成三维结构物ST，加工系统SYSa如图1以及图2所示，包括材料供给源1、多个加工光源2、加工装置3、载台装置4、气体供给源5以及控制装置6。加工装置3与载台装置4也可被收容在框体7内部的腔室空间73IN内。
材料供给源1对加工装置3供给造形材料M。材料供给源1以将为了形成三维结构物ST而每单位时间所需的分量的造形材料M供给至加工装置3的方式，来供给与所述所需的分量相应的期望量的造形材料M。
多个加工光源2例如分别射出红外光、可见光以及紫外光中的至少一种来作为加工光EL。但是，作为加工光EL，也可使用其他种类的光。加工光EL也可包含脉冲光(即，脉冲射束)。加工光EL也可为激光。此时，多个加工光源2也可分别包含激光光源(例如激光二极管(Laser Diode，LD)等的半导体激光)。激光光源也可包含纤维激光器、CO2激光器、钇铝石榴石(Yttrium Aluminum Garnet，YAG)激光器以及准分子激光器等中的至少一种。但加工光EL也可并非激光。此时，射出并非激光的加工光EL的加工光源2也可包含任意的光源(例如发光二极管(Light Emitting Diode，LED)以及放电灯等的至少一种)。另外，第一实施方式中，对加工系统SYSa包括四个加工光源2(具体而言，为射出加工光EL#1的加工光源2#1、射出加工光EL#2的加工光源2#2、射出加工光EL#3的加工光源2#3以及射出加工光EL#4的加工光源2#4)的示例进行说明。但是，加工光源2的数量也可为三个以下，还可为五个以上。
加工装置3通过使用从加工光源2#1至2#4分别传播而来的加工光EL#1至EL#4来加工从材料供给源1供给的造形材料M，从而形成三维结构物ST。为了形成三维结构物ST，加工装置3包括加工头31与头驱动系统32。但是，加工装置3也可不包括头驱动系统32。进而，加工头31包括照射光学系统311与材料喷嘴(即供给造形材料M的材料供给装置)312。加工头31与头驱动系统32被收容在腔室空间73IN内。但是，也可将加工头31和/或头驱动系统32的至少一部分配置在框体7外部的空间即外部空间74OUT。另外，外部空间74OUT也可为加工系统SYSa的操作员可进入的空间。
此处，除了图1以及图2，还一边参照图3以及图4，一边对加工头31(即，照射光学系统311以及材料喷嘴312)进一步进行说明。图3以及图4是表示加工头31(即，照射光学系统311以及材料喷嘴312)的结构的剖面图。
如图1至图4所示，照射光学系统311是从加工光源2#1至2#4分别传播而来的加工光EL#1至EL#4所入射的光学系统。照射光学系统311是用于射出向照射光学系统311入射的加工光EL#1至EL#4的光学系统。具体而言，照射光学系统311经由包含光纤及导光管(lightpipe)等中的至少一个的多个光传输构件21而与加工光源2#1至2#4光学连接。更具体而言，照射光学系统311经由光传输构件21#1而与加工光源2#1光学连接，经由光传输构件21#2而与加工光源2#2光学连接，经由光传输构件21#3而与加工光源2#3光学连接，经由光传输构件21#4而与加工光源2#4光学连接。照射光学系统311射出从加工光源2#1至2#4经由光传输构件21#1至21#4传播而来的加工光EL#1至EL#4。照射光学系统311从照射光学系统311朝向下方(即，-Z侧)射出加工光EL#1至EL#4。在照射光学系统311的下方，配置有载台41。在载台41上载置有工件W的情况下，照射光学系统311朝向工件W射出加工光EL#1至EL#4。
照射光学系统311也可将朝向工件W射出的加工光EL#1至EL#4聚光至工件W。为了对加工光EL#1至EL#4进行聚光，照射光学系统311也可包括聚光光学系统3111。聚光光学系统3111为包含多个光学构件3112(例如透镜)的光学系统，但也可为包含单个光学构件3112的光学系统。加工光EL#1至EL#4是从聚光光学系统3111所包括的多个光学构件3112(尤其是具有倍率(power)的多个光学构件3112)中的、沿着加工光EL#1至EL#4的光路位于最靠工件W侧(图3以及图4所示的示例中，为位于最靠-Z侧)的末端光学构件3114朝向工件W射出。另外，末端光学构件3114也可被称作末尾光学构件。
从聚光光学系统3111射出的加工光EL#1至EL#4被聚光至与聚光光学系统3111的光轴AX(即，照射光学系统311的光轴)交叉的假想光学面即聚光面FP。因此，聚光光学系统3111也可视为用于将入射至聚光光学系统3111的光瞳面(入射光瞳面)的加工光EL#1至EL#4聚光至聚光光学系统3111的聚光面FP的光学系统。此处，第一实施方式中的“加工光EL#1至EL#4被聚光至聚光面FP”的状态也可指“加工光EL#1至EL#4在聚光面FP上重叠”的状态。即，第一实施方式中的“加工光EL#1至EL#4被聚光至聚光面FP”的状态也可指“加工光EL#1至EL#4被照射至聚光面FP上的相同位置”的状态。典型的是，此种聚光面FP被设定为聚光光学系统3111的后侧焦点位置。另外，图3以及图4表示了聚光面FP与工件W的表面WS一致的示例。另外，第一实施方式中，光轴AX是沿着Z轴的轴，因此聚光面FP为与Z轴交叉的面(例如，沿着XY平面的面)。另外，本例中，聚光光学系统3111的入射光瞳面位于聚光光学系统3111的外侧(入射侧)，但聚光光学系统3111的入射光瞳面也可位于聚光光学系统3111的内部。
在聚光光学系统3111内，加工光EL#1至EL#4的光路(即，加工光EL#1至EL#4行进的路径)也可在光学上分离。即，在聚光光学系统3111内，加工光EL#1至EL#4的光路也可互不相同。在聚光光学系统3111内，加工光EL#1至EL#4的光路也可不相互重叠。
为了使加工光EL#1至EL#4的光路在光学上分离，例如，如表示与聚光光学系统3111的光轴AX交叉的聚光光学系统3111内的假想光学面OP(典型的是，沿着XY平面的面，例如聚光光学系统3111的入射光瞳面)内的加工光EL#1至EL#4的光路的剖面图即图5所示，在光学面OP内，加工光EL#1至EL#4也可分别通过从光轴AX朝互不相同的方向隔开的各个区域。此时，在光学面OP内，光轴AX与加工光EL#1的光路之间的距离、光轴AX与加工光EL#2的光路之间的距离、光轴AX与加工光EL#3的光路之间的距离以及光轴AX与加工光EL#4的光路之间的距离也可彼此相同。或者，光轴AX与加工光EL#1至EL#4中的至少两者的光路之间的距离也可互不相同。图3至图5所示的示例中，在光学面OP内，光轴AX与加工光EL#1至EL#4的光路之间的距离彼此相同。此时，加工光EL#1至EL#4也可在光学面OP内通过关于光轴AX而对称的区域(在光学面OP内关于光轴AX呈n次旋转对称的区域(其中，n为2以上的整数))。例如，如图5所示，加工光EL#1至EL#4也可在沿着以光轴AX为原点的XY平面的坐标面内，分别通过以原点为中心的顺时针方向的旋转角度为270度、90度、0度以及180度(或者θ(θ为任意角度)+270度、θ+90度、θ度以及θ+180度)的四个区域(在光学面OP内关于光轴AX呈4次旋转对称的区域)。
在加工光EL#1至EL#4在光学面OP内分别通过从光轴AX朝互不相同的方向隔开的各个区域的情况下，聚光光学系统3111也可将加工光EL#1至EL#4从互不相同的方向照射至工件W。具体而言，如图3至图5所示，聚光光学系统3111也可将加工光EL#1至EL#4在以光轴AX为中心的旋转方向上从互不相同的位置照射至工件W。
或者，为了使加工光EL#1至EL#4的光路在光学上分离，在光学面OP内，加工光EL#1至EL#4也可分别通过从光轴AX朝彼此相同的方向隔开不同距离的各个区域。例如，如表示经由聚光光学系统3111而照射至工件W的加工光EL#1至EL#4的光路的另一例的剖面图即图6、以及表示加工光EL#1至EL#4在光学面OP内所通过的区域的另一例的剖面图即图7所示，加工光EL#1至EL#4也可分别通过从光轴AX朝向+Y侧隔开不同距离的各个区域。即，加工光EL#1至EL#4也可以光轴AX与加工光EL#1的光路之间的距离、光轴AX与加工光EL#2的光路之间的距离、光轴AX与加工光EL#3的光路之间的距离以及光轴AX与加工光EL#4的光路之间的距离互不相同的方式，分别通过从光轴AX朝相同的方向隔开的各个区域。
在加工光EL#1至EL#4在光学面OP内分别通过从光轴AX朝向相同的方向隔开不同距离的各个区域的情况下，聚光光学系统3111也可以从聚光光学系统3111朝向工件W行进的加工光EL#1至EL#4的行进方向与光轴AX所成的角度互不相同的方式，将加工光EL#1至EL#4照射至工件W。具体而言，如图6所示，聚光光学系统3111也可以加工光EL#1的行进方向与光轴AX所成的角度、加工光EL#2的行进方向与光轴AX所成的角度、加工光EL#3的行进方向与光轴AX所成的角度、以及加工光EL#4的行进方向与光轴AX所成的角度互不相同的方式，将加工光EL#1至EL#4照射至工件W。
另外，为了改变从聚光光学系统3111朝向工件W行进的多个加工光EL#1至EL#4的行进方向，光传输构件21#1至21#4的各射出端的沿着XY平面(与光学面OP平行的面)的位置也可为可变更。而且，光传输构件21#1至21#4的各射出端的沿着Z方向的位置也可为可变更。而且，从光传输构件21#1至21#4射出的加工光EL#1至EL#4的行进方向(光传输构件21#1至21#4与聚光光学系统之间的加工光EL#1至EL#4的行进方向)也可为可变更。
在构成聚光光学系统3111的各光学构件3112，形成有在沿着光轴AX的方向上贯穿各光学构件3112的开口3113。开口3113也可形成在各光学构件3112与光轴AX重合的位置。即，开口3113也可形成在光轴AX上。在分别形成于多个光学构件3112的多个开口3113，配置有材料喷嘴312的至少一部分。材料喷嘴312的至少一部分插入至多个开口3113。此时，材料喷嘴312也可以材料喷嘴312前端的供给出口314配置在开口3113外部的方式而插入至开口3113。因此，材料喷嘴312是以材料喷嘴312的至少一部分被多个光学构件3112包围的方式而配置。在开口3113形成于光轴AX上的情况下，材料喷嘴312的至少一部分也可沿着光轴AX而配置于多个开口3113。此时，材料喷嘴312的至少一部分也可配置于光轴AX上。
在各光学构件3112形成有开口3113的情况下，加工光EL#1至EL#4通过各光学构件3112中的未形成有开口3113的部分。如上所述，在开口3113形成于光轴AX上的情况下，加工光EL#1至EL#4通过各光学构件3112中的从光轴AX隔开的部分。此时，典型的是，加工光EL#1至EL#4也可从聚光光学系统3111朝向工件W，沿着相对于光轴AX而倾斜的方向行进。即，聚光光学系统3111也可沿着相对于光轴AX而倾斜的方向射出加工光EL#1至EL#4。
在各光学构件3112形成有开口3113的情况下，从气体供给源5供给至腔室空间73IN的吹洗气体也可经由开口3113而供给至末端光学构件3114的射出面侧的空间(即，工件W侧的空间)。具体而言，从气体供给源5供给至腔室空间73IN的吹洗气体也可被供给至构成聚光光学系统3111的多个光学构件3112之间。被供给至构成聚光光学系统3111的多个光学构件3112之间的吹洗气体也可经由开口3113(尤其是末端光学构件3114的开口3113)而供给至末端光学构件3114的射出面侧的空间。
在材料喷嘴312，形成有供给出口314。材料喷嘴312从供给出口314供给(例如射出、喷射、喷出或喷吹)造形材料M。材料喷嘴312经由供给管11以及混合装置12而与作为造形材料M的供给源的材料供给源1物理连接。材料喷嘴312供给经由供给管11以及混合装置12而从材料供给源1供给的造形材料M。材料喷嘴312也可对经由供给管11而从材料供给源1供给的造形材料M进行压送。即，来自材料供给源1的造形材料M与搬送用的气体(即，压送气体，例如为氮或氩等的非活性气体)也可在经混合装置12混合后经由供给管11而被压送至材料喷嘴312。其结果，材料喷嘴312与搬送用的气体一同供给造形材料M。作为搬送用的气体，例如使用从气体供给源5供给的吹洗气体。但是，作为搬送用的气体，也可使用从与气体供给源5不同的气体供给源供给的气体。另外，在图3至图4中，材料喷嘴312被描绘成管状，但材料喷嘴312的形状并不限定于此形状。材料喷嘴312是从材料喷嘴312朝向下方(即，-Z侧)供给造形材料M。此时，由于材料喷嘴312被配置于光学构件3112的开口3113，因此材料喷嘴312也可视为经由光学构件3112的开口3113(尤其是末端光学构件3114的开口3113)来供给造形材料M。材料喷嘴312也可视为经由加工光EL#1至EL#4的光路的内侧的空间来供给造形材料M，所述加工光EL#1至EL#4是经由光学构件3112中的未形成有开口3113的部分而射出。在材料喷嘴312的下方，配置有载台41。在载台41上搭载有工件W的情况下，材料喷嘴312朝向工件W或工件W的附近供给造形材料M。
材料喷嘴312从与工件W的表面WS交叉的方向对工件W供给造形材料M。图3至图4所示的示例中，材料喷嘴312从与工件W的表面WS交叉的Z轴方向对工件W供给造形材料M。即，材料喷嘴312以从材料喷嘴312直至工件W为止的造形材料M的供给路径成为沿着Z轴方向的路径的方式来供给造形材料M。此时，材料喷嘴312对工件W供给造形材料M的方向(即，沿着Z轴的方向、聚光光学系统3111的光轴方向)也可与聚光光学系统3111朝向工件W射出加工光EL#1至EL#4的方向(即，相对于Z轴或者光轴AX而倾斜的方向)不同。即，材料喷嘴312供给造形材料M的供给方向(也可被称作材料供给方向)也可与聚光光学系统3111照射加工光EL#1至EL#4的照射方向不同。
本实施方式中，材料喷嘴312相对于照射光学系统311经对位，以使得朝向照射光学系统311照射加工光EL#1至EL#4的目标照射区域EA(即，照射光学系统311照射加工光EL#1至EL#4的位置)供给造形材料M。即，材料喷嘴312与照射光学系统311经对位，以使得在工件W上或在工件W附近设定作为材料喷嘴312供给造形材料M的区域的目标供给区域MA与目标照射区域EA一致(或者，至少局部重复)。而且，如后所述，通过从照射光学系统311射出的加工光EL#1至EL#4，在工件W上形成熔融池MP。材料喷嘴312也可相对于照射光学系统311经对位，以使得将造形材料M供给至熔融池MP。但是，材料喷嘴312也可不将造形材料M供给至熔融池MP。例如，加工系统SYSa也可在来自材料喷嘴312的造形材料M到达工件W之前通过来自照射光学系统311的加工光EL#1至EL#4使所述造形材料M熔融，使经熔融的造形材料M附着于工件W。
如上所述，配置有材料喷嘴312的开口3113被用作对末端光学构件3114的射出面侧的空间供给的吹洗气体的供给路径。此时，经由开口3113而供给的吹洗气体例如形成朝向材料喷嘴312的前端的供给出口314的气流。其结果，通过此种气流，来自供给出口314的造形材料M沿着从材料喷嘴312朝向下方的供给路径供给的可能性变大。即，来自供给出口314的造形材料M从材料喷嘴312向四面八方飞散的可能性变小。其结果，材料喷嘴312能够适当地供给造形材料M。即，加工系统SYSa能够提高造形材料M的供给方向的指向性。
再次在图1以及图2中，头驱动系统32使加工头31移动。头驱动系统32例如使加工头31沿着X轴、Y轴、Z轴、θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向移动。当头驱动系统32使加工头31移动时，加工头31与载台41及被载置于载台41的工件W各自的相对位置发生变化。即，照射光学系统311及材料喷嘴312各自与载台41及工件W各自的相对位置发生变化。进而，当加工头31与载台41及工件W各自的相对位置发生变化时，目标照射区域EA以及目标供给区域MA(进而，熔融池MP)相对于工件W而移动。因此，头驱动系统32也作为使目标照射区域EA以及目标供给区域MA(进而，熔融池MP)相对于工件W而移动的移动装置发挥功能。
当头驱动系统32使加工头31沿着Z轴方向(即，沿着聚光光学系统3111的光轴AX的方向)移动时，使加工光EL#1至EL#4聚光的聚光光学系统3111的聚光面FP与工件W的表面WS之间的距离DS发生变化。因此，头驱动系统32也可作为用于变更Z轴方向上的聚光光学系统3111的聚光面FP与工件W的表面WS之间的距离DS的距离变更装置发挥功能。
头驱动系统32也可变更Z轴方向上的聚光面FP与工件W的表面WS之间的距离DS，以使得聚光光学系统3111的聚光面FP在Z轴方向上与工件W的表面WS(或者后述的造形面MS，以下相同)一致。即，头驱动系统32也可变更距离DS，以使距离DS变为零。此时，如表示被照射至工件W的加工光EL#1至EL#4的平面图即图8(a)以及表示被照射至工件W的加工光EL#1至EL#4的剖面图即图8(b)所示，加工光EL#1至EL#4被聚光至工件W的表面WS。即，加工光EL#1至EL#4在工件W的表面WS上重叠。此时，在工件W的表面WS，形成加工光EL#1至EL#4所照射的单个射束点。
头驱动系统32也可变更Z轴方向上的聚光面FP与工件W的表面WS之间的距离DS，以使得聚光光学系统3111的聚光面WS在Z轴方向上偏离工件W的表面WS。即，头驱动系统32也可变更距离DS，以使距离DS成为与零不同的值。此时，如表示被照射至工件W的加工光EL#1至EL#4的平面图即图9(a)以及表示被照射至工件W的加工光EL#1至EL#4的剖面图即图9(b)所示，加工光EL#1至EL#4不聚光在工件W的表面WS上。即，加工光EL#1至EL#4不在工件W的表面WS上重叠。此时，在工件W的表面WS，形成加工光EL#1至EL#4分别照射的四个射束点。四个射束点的位置关系以及四个射束点的尺寸取决于Z轴方向上的聚光光学系统3111的聚光面与工件W的表面之间的距离而变化。另外，图9(a)所示的示例中，四个射束点不彼此重复，但也可为，四个射束点中的至少两个局部重复。而且，图9(a)以及图9(b)所示的示例中，加工光EL#1至EL#4不彼此交叉，但也可以加工光EL#1至EL#4彼此交叉后彼此离开的状态而将加工光EL#1至EL#4照射至工件W的表面WS。
这样，当Z轴方向上的聚光光学系统3111的聚光面FP与工件W的表面WS之间的距离DS受到变更时，工件W的表面WS上的加工光EL#1至EL#4的照射状态发生变化。其结果，工件W的表面WS上的加工光EL#1至EL#4的分布(例如，强度分布)发生变化。因此，头驱动系统32也可作为用于变更工件W的表面WS上的加工光EL#1至EL#4的分布(例如，强度分布)的装置发挥功能。
再次在图1以及图2中，载台装置4包括载台41与载台驱动系统42。但是，载台装置4也可不包括载台驱动系统42。另外，载台41也可被称作平台。
载台41可支撑工件W。另外，此处所说的“载台41支撑工件W的”状态也可指工件W由载台41直接或间接地予以支承的状态。载台41也可为可保持被载置于载台41的工件W。即，载台41也可通过保持工件W来支撑工件W。此时，载台41为了保持工件W，也可包括机械卡盘或真空吸附卡盘等。或者，载台41也可为不可保持工件W。此时，工件W也可被无夹钳地载置于载台41。进而，也可为，载台41在对工件W进行保持的情况下，可释放所保持的工件W。所述照射光学系统311在载台41支撑着工件W的期间的至少一部分，将加工光EL#1至EL#4照射至工件W。进而，所述材料喷嘴312在载台41支撑着工件W的期间的至少一部分供给造形材料M。
载台驱动系统42使载台41移动。因此，载台驱动系统42也可被称作移动装置。载台驱动系统42例如使载台41沿着X轴、Y轴、Z轴、θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向移动。当载台驱动系统42使载台41移动时，加工头31与载台41及被载置于载台41的工件W各自的相对位置发生变化。因此，载台驱动系统42与头驱动系统32同样地，也可作为使目标照射区域EA以及目标供给区域MA(进而，熔融池MP)相对于工件W而相对地移动的移动装置发挥功能。而且，当载台驱动系统42使载台41沿着Z轴方向(即，沿着聚光光学系统3111的光轴AX的方向)移动时，使加工光EL#1至EL#4聚光的聚光光学系统3111的聚光面FP与工件W的表面WS之间的距离DS发生变化。因此，载台驱动系统42与头驱动系统32同样地，也可作为用于变更Z轴方向上的聚光光学系统3111的聚光面FP与工件W的表面WS之间的距离DS的距离变更装置发挥功能。载台驱动系统42与头驱动系统32同样地，也可作为用于变更工件W的表面WS上的加工光EL#1至EL#4的分布(例如，强度分布)的装置发挥功能。
气体供给源5是用于吹洗腔室空间73IN的吹洗气体的供给源。吹洗气体包含非活性气体。作为非活性气体的一例，可列举氮气或氩气。气体供给源5经由形成于框体7的间隔壁构件71的供给口72、以及连接气体供给源5与供给口72的供给管51，而连接于腔室空间73IN。气体供给源5经由供给管51以及供给口72来对腔室空间73IN供给吹洗气体。其结果，腔室空间73IN成为由吹洗气体进行吹洗的空间。另外，气体供给源5也可为保存有氮气或氩气等非活性气体的储气瓶。在非活性气体为氮气的情况下，气体供给源5也可为将大气作为原料来产生氮气的氮气产生装置。
如上所述，在材料喷嘴312与吹洗气体一同供给造形材料M的情况下，气体供给源5也可将吹洗气体供给至被供给来自材料供给源1的造形材料M的混合装置12。具体而言，气体供给源5也可经由连接气体供给源5与混合装置12的供给管52而与混合装置12连接。其结果，气体供给源5经由供给管52对混合装置12供给吹洗气体。此时，来自材料供给源1的造形材料M也可借助经由供给管52而从气体供给源5供给的吹洗气体，通过供给管11内而朝向材料喷嘴312供给(具体而言，压送)。即，气体供给源5也可经由供给管52、混合装置12以及供给管11而连接于材料喷嘴312。此时，材料喷嘴312从供给出口314，与用于压送造形材料M的吹洗气体一同供给造形材料M。
控制装置6控制加工系统SYSa的动作。控制装置6例如也可包括运算装置与存储装置。运算装置例如也可包含中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)以及现场可编程门阵列(Field Programable GateArray，FPGA)中的至少一种。存储装置例如也可包含存储器。控制装置6通过运算装置执行计算机程序，从而作为控制加工系统SYSa的动作的装置发挥功能。所述计算机程序是用于使运算装置进行(即，执行)控制装置6应进行的后述动作的计算机程序。即，所述计算机程序是用于使控制装置6发挥功能以使加工系统SYSa进行后述动作的计算机程序。运算装置所执行的计算机程序既可记录在控制装置6所包括的存储装置(即，记录介质)中，也可记录在内置于控制装置6或者可外置于控制装置6的任意的存储介质(例如硬盘或半导体存储器)中。或者，运算装置也可经由网络接口来从控制装置6外部的装置下载应执行的计算机程序。
例如，控制装置6也可控制照射光学系统311对加工光EL#1至EL#4的射出形态。射出形态例如也可包含加工光EL#1至EL#4的强度以及加工光EL#1至EL#4的射出时机中的至少一者。在加工光EL#1至EL#4包含多个脉冲光的情况下，射出形态例如也可包含脉冲光的发光时间、脉冲光的发光周期、以及脉冲光的发光时间的长度与脉冲光的发光周期之比(所谓的占空比)中的至少一者。进而，控制装置6也可控制头驱动系统32对加工头31的移动形态。控制装置6也可控制载台驱动系统42对载台41的移动形态。移动形态例如也可包含移动量、移动速度、移动方向以及移动时机(移动时期)中的至少一者。进而，控制装置6也可控制材料喷嘴312对造形材料M的供给形态。供给形态例如包含供给量(尤其是每单位时间的供给量)以及供给时机(供给时期)中的至少一者。
控制装置6也可不设在加工系统SYSa的内部。例如，控制装置6也可在加工系统SYSa外作为服务器等而设。此时，控制装置6与加工系统SYSa也可利用有线和/或无线的网络(或者数据总线和/或通信线路)而连接。作为有线的网络，例如也可使用采用以电气与电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)1394、RS-232x、RS-422、RS-423、RS-485及通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)中的至少一种为代表的串行总线方式的接口的网络。作为有线的网络，也可使用采用并行总线方式的接口的网络。作为有线的网络，也可使用采用以10BASE-T、100BASE-TX及1000BASE-T中的至少一种为代表的遵循以太网(注册商标)的接口的网络。作为无线的网络，也可使用利用电波的网络。作为利用电波的网络的一例，可列举遵循IEEE802.1x的网络(例如无线局域网(Local Area Network，LAN)以及蓝牙(Bluetooth(注册商标))中的至少一者)。作为无线的网络，也可使用利用红外线的网络。作为无线的网络，也可使用利用光通信的网络。此时，控制装置6与加工系统SYSa也可构成为，可经由网络来收发各种信息。而且，控制装置6也可能够经由网络来对加工系统SYSa发送命令或控制参数等的信息。加工系统SYSa也可包括接收装置，所述接收装置经由所述网络接收来自控制装置6的命令或控制参数等的信息。加工系统SYSa也可包括经由所述网络来对控制装置6发送命令或控制参数等的信息的发送装置(即，对控制装置6输出信息的输出装置)。或者，也可将进行控制装置6所进行的处理中的一部分处理的第一控制装置设在加工系统SYSa的内部，另一方面，将进行控制装置6所进行的处理中的另一部分处理的第二控制装置设在加工系统SYSa的外部。
另外，作为记录控制装置6所执行的计算机程序的记录介质，也可使用只读光盘(Compact Disc Read Only Memory，CD-ROM)、可刻录光盘(Compact Disc-Recordable，CD-R)、可擦写光盘(Compact Disc Rewritable，CD-RW)或软盘、磁光盘(Magneto-Opticaldisc，MO)、只读数字多功能光盘(Digital Versatile Disc Read Only Memory，DVD-ROM)、随机存取数字多功能光盘(Digital Versatile Disc Random Access Memory，DVD-RAM)、可刻录数字多功能光盘(Digital Versatile Disc-Recordable，DVD-R)、DVD+R、可擦写数字多功能光盘(Digital Versatile Disc-Rewritable，DVD-RW)、DVD+RW以及蓝光(Blu-ray(注册商标))等的光盘、磁带等的磁介质、光磁盘、USB存储器等的半导体存储器、以及其他可保存程序的任意介质中的至少一种。记录介质也可包含可记录计算机程序的机器(例如以能够以软件及固件等的至少一种形态来执行的状态安装有计算机程序的通用机器或专用机器)。进而，计算机程序中所含的各处理或功能既可由通过控制装置6(即，计算机)执行计算机程序而在控制装置6内实现的逻辑处理块来实现，也可由控制装置6所包括的规定的门阵列(FPGA、ASIC)等的硬件来实现，还可利用逻辑处理块与实现硬件的一部分要素的局部硬件模块混合存在的形式来实现。
框体7是在框体7的内部空间即腔室空间73IN至少收容加工装置3以及载台装置4各自的至少一部分的收容装置。框体7包含规定腔室空间73IN的间隔壁构件71。间隔壁构件71是将腔室空间73IN与框体7的外部空间74OUT予以分隔的构件。间隔壁构件71经由其内壁711而面向腔室空间73IN，经由其外壁712而面向外部空间74OUT。此时，由间隔壁构件71所围成的空间(更具体而言，由间隔壁构件71的内壁711所围成的空间)成为腔室空间73IN。另外，在间隔壁构件71，也可设有可开闭的门。所述门也可在将工件W载置于载台41时打开。门也可在从载台41取出工件W和/或造形物时打开。门也可在加工过程中(即，增材加工过程中或接合加工过程中)关闭。另外，也可在间隔壁构件71上设置用于从框体7的外部空间74OUT察看腔室空间73IN的观察窗(未图示)。
(1-2)加工系统SYSa的动作
接下来说明加工系统SYSa的动作。第一实施方式中，加工系统SYSa进行用于对工件W形成三维结构物ST的增材加工动作。进而，加工系统SYSa在进行增材加工动作的期间的至少一部分，进行用于对加工光EL#1至加工光EL#4中的至少一个的特性进行控制的光特性控制动作。因此，以下，依序说明增材加工动作以及光特性控制动作
(1-2-1)增材加工动作
首先说明增材加工动作。如上所述，加工系统SYSa通过激光金属沉积法来形成三维结构物ST。因此，加工系统SYSa也可通过进行遵循激光金属沉积法的现有的增材加工动作(此时为造形动作)来形成三维结构物ST。以下，简单说明使用激光金属沉积法来形成三维结构物ST的增材加工动作的一例。
加工系统SYSa基于欲形成的三维结构物ST的三维模型数据(例如计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)数据)等，在工件W上形成三维结构物ST。作为三维模型数据，也可使用利用加工系统SYSa内所设的未图示的测量装置以及与加工系统SYSa独立地设置的三维形状测量机中的至少一者来测量的立体物的测量数据。加工系统SYSa为了形成三维结构物ST，例如依序形成沿着Z轴方向排列的多个层状的部分结构物(以下称作“结构层”)SL。例如，加工系统SYSa使沿着Z轴方向对三维结构物ST进行切片而获得的多个结构层SL逐层地依序形成。其结果，形成由多个结构层SL层叠而成的层叠结构体即三维结构物ST。以下说明通过使多个结构层SL逐层地依序形成而形成三维结构物ST的动作流程。
首先，参照图10(a)至图10(e)来说明形成各结构层SL的动作。加工系统SYSa在控制装置6的控制下，使加工头31以及载台41中的至少一者移动，以将目标照射区域EA设定至相当于工件W的表面WS或者已形成的结构层SL的表面的造形面MS上的期望区域。随后，加工系统SYSa从照射光学系统311对目标照射区域EA照射加工光EL#1至EL#4。此时，在Z轴方向上，加工光EL#1至EL#4经聚光的聚光面FP也可与造形面MS一致(参照图8(a)以及图8(b))。或者，在Z轴方向上，加工光EL#1至EL#4经聚光的聚光面FP也可偏离造形面MS(参照图9(a)以及图9(b))。当加工光EL#1至EL#4被照射至造形面MS时，如图10(a)所示，在被照射有加工光EL#1至EL#4的造形面MS上形成熔融池(即，通过加工光EL#1至EL#4而熔融的金属的池(pool))MP。进而，加工系统SYSa在控制装置6的控制下，从材料喷嘴312供给造形材料M。此处，如上所述，被供给造形材料M的目标供给区域MA与目标照射区域EA一致，因此目标供给区域MA包含形成有熔融池MP的区域的至少一部分。因此，加工系统SYSa如图10(b)所示，从材料喷嘴312对熔融池MP供给造形材料M。其结果，被供给至熔融池MP的造形材料M熔融。随后，当伴随加工头31以及载台41中的至少一者的移动而加工光EL不再被照射至熔融池MP时，在熔融池MP中熔融的造形材料M受到冷却而固化(即，凝固)。其结果，如图10(c)所示，经固化的造形材料M堆积在造形面MS上。即，形成包含经固化的造形材料M的堆积物的造形物。
加工系统SYSa如图10(d)所示，一边使加工头31相对于造形面MS而沿着XY平面相对移动，一边重复一连串的造形处理，所述一连串的造形处理包含如上所述的通过加工光EL#1至EL#4的照射所进行的熔融池MP的形成、造形材料M向熔融池MP的供给、所供给的造形材料M的熔融以及经熔融的造形材料M的固化。此时，加工系统SYS对造形面MS上欲形成造形物的区域照射加工光EL#1至EL#4，另一方面，不对造形面MS上不欲形成造形物的区域照射加工光EL#1至EL#4。即，加工系统SYSa一边在造形面MS上沿着规定的移动轨迹来使目标照射区域EA移动，一边在与欲形成造形物的区域的分布形态相应的时机将加工光EL#1至EL#4照射至造形面MS。其结果，熔融池MP也沿着与目标照射区域EA的移动轨迹相应的移动轨迹而在造形面MS上移动。具体而言，熔融池MP在造形面MS上依次形成在沿着目标照射区域EA的移动轨迹的区域中的被照射有加工光EL#1至EL#4的部分。其结果，如图10(e)所示，在造形面MS上形成结构层SL，所述结构层SL相当于包含经熔融后固化的造形材料M的造形物的集合体。即，形成如下所述的结构层SL(即，在俯视时具有与熔融池MP的移动轨迹相应的形状的结构层SL)，此结构层SL相当于以与熔融池MP的移动轨迹相应的图案形成在造形面MS上的造形物的集合体。另外，在目标照射区域EA被设定至不欲形成造形物的区域的情况下，加工系统SYSa也可将加工光EL#1至EL#4照射至目标照射区域EA，并且停止造形材料M的供给。而且，在目标照射区域EA被设定至不欲形成造形物的区域的情况下，加工系统SYSa也可将造形材料M供给至目标照射区域EA，并且将无法形成熔融池MP的强度的加工光EL#1至EL#4照射至目标照射区域EA。
加工系统SYSa在控制装置6的控制下，基于三维模型数据来反复进行用于形成此种结构层SL的动作。具体而言，首先，控制装置6以层叠间距对三维模型数据进行切片处理而制作切片数据。另外，也可使用根据加工系统SYSa的特性对所述切片数据进行了部分修正的数据。加工系统SYSa基于与结构层SL#1对应的三维模型数据(即，与结构层SL#1对应的切片数据)，来进行用于在相当于工件W的表面WS的造形面MS上形成第一层结构层SL#1的动作。其结果，在造形面MS上，如图11(a)所示，形成结构层SL#1。随后，加工系统SYS将结构层SL#1的表面(即，上表面)设定为新的造形面MS，然后在所述新的造形面MS上形成第二层结构层SL#2。为了形成结构层SL#2，控制装置6首先控制头驱动系统32，以使加工头31沿着Z轴移动。具体而言，控制装置6控制头驱动系统32来使加工头31朝向+Z侧移动，以将目标照射区域EA以及目标供给区域MA设定至结构层SL#1的表面(即，新的造形面MS)。随后，加工系统SYSa在控制装置6的控制下，利用与形成结构层SL#1的动作同样的动作，基于与结构层SL#2对应的切片数据，在结构层SL#1上形成结构层SL#2。其结果，如图11(b)所示，形成结构层SL#2。以后，反复进行同样的动作，直至形成构成应在工件W上形成的三维结构物ST的所有结构层SL为止。其结果，如图11(c)所示，由多个结构层SL层叠而成的层叠结构物形成三维结构物ST。
(1-2-2)光特性控制动作
继而，对光特性控制动作进行说明。光特性控制动作主要是在控制装置6的控制下进行。即，控制装置6也可通过进行光特性控制动作，从而在进行增材加工动作的期间的至少一部分，对加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性进行控制(换言之，变更或调整)。
控制装置6也可各别地控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性。即，控制装置6也可对加工光EL#1至EL#4中的一个加工光EL的特性进行控制，而不论是否对加工光EL#1至EL#4中的其他加工光EL的特性进行控制。此时，控制装置也可控制加工光EL#1至EL#4各自的特性。即，控制装置也可控制加工光EL#1的特性，控制加工光EL#2的特性，控制加工光EL#3的特性，控制加工光EL#4的特性。或者，控制装置也可对加工光EL#1至加工光EL#4中的至少一个的特性进行控制，另一方面，不对加工光EL#1至EL#4中的至少另一个的特性进行控制。即，控制装置6也可对加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性进行控制，另一方面，将加工光EL#1至EL#4中的至少另一个的特性予以固定。例如，控制装置6也可控制加工光EL#1以及EL#2各自的特性，另一方面，不控制(固定)加工光EL#3以及EL#4各自的特性。
控制装置6也可控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性，以使加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性与加工光EL#1至EL#4中的至少另一个的特性不同。换言之，控制装置6也可为可设定(换言之，决定)加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性，以使加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性与加工光EL#1至EL#4中的至少另一个的特性不同。此时，控制装置6也可控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性，以使加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性成为所设定的特性。例如，控制装置6也可以加工光EL#1的特性与加工光EL#2至EL#4各自的特性不同的方式来设定加工光EL#1的特性，并控制加工光EL#1的特性，以使加工光EL#1的特性成为所设定的特性。
加工光EL的特性也可包含加工光EL的强度。此时，控制装置6也可控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的强度。另外，此处所说的“加工光EL的强度”是指与加工光EL的行进方向交叉的面上的加工光EL的强度。典型的是，“加工光EL的强度”也可指实际进行增材加工的造形面MS(例如，工件W的表面WS或结构层SL的表面)上的加工光EL的强度。
加工光EL的特性也可包含加工光EL的强度分布。此时，控制装置6也可控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的强度分布。另外，此处所说的“加工光EL的强度分布”也可指与加工光EL的行进方向交叉的面内的加工光EL的强度。典型的是，“加工光EL的强度分布”也可指实际进行增材加工的造形面MS(例如，工件W的表面WS或结构层SL的表面)内的加工光EL的强度分布。
加工光EL的特性也可包含加工光EL的偏振分布。即，加工光EL的特性也可包含加工光EL中所含的偏振成分的分布(例如，与加工光EL的行进方向交叉的面(典型的是，造形面MS)内的偏振成分的分布)。加工光EL的特性也可包含加工光EL的波长分布。即，加工光EL的特性也可包含加工光EL中所含的各波长或各波段的光成分的分布(例如，与加工光EL的行进方向交叉的面(典型的是，造形面MS)内的光成分的分布)。
当加工光EL的特性(例如，强度以及强度分布中的至少一者)发生变化时，通过加工光EL而形成的熔融池MP的状态(形成状态)发生变化。因此，控制装置6也可通过控制加工光EL的特性(例如，强度以及强度分布中的至少一者)来控制熔融池MP的形成状态。控制装置6也可通过控制加工光EL的特性(例如，强度以及强度分布中的至少一者)来控制熔融池MP的形成状态，以使熔融池MP的形成状态成为所期望的形成状态(即，理想的形成状态)。
在对熔融池MP的形成状态进行控制的情况下，控制装置6也可基于可对熔融池MP的形成状态进行测量的测量装置的测量结果来控制熔融池MP的形成状态。作为此种测量装置的一例，可列举后述的第二实施方式的加工系统SYSb所包括的测量装置82b。但是，控制装置6也可基于与测量装置82b不同的测量装置对熔融池MP的形成状态的测量结果，来控制熔融池MP的形成状态。
熔融池MP的形成状态也可包含熔融池MP的温度分布。此时，控制装置6也可控制加工光EL的特性(例如，强度以及强度分布中的至少一者)，以使熔融池MP的温度分布成为所期望的温度分布(即，理想的温度分布)。
当熔融池MP的温度分布发生变化时，熔融池MP的大小有可能发生变化。例如，当熔融池MP的温度分布发生变化时，沿着造形面MS的方向上的熔融池MP的大小(即，宽度、长度)有可能发生变化。例如，当熔融池MP的温度分布发生变化时，与造形面MS交叉的方向上的熔融池MP的大小(即，深度)有可能发生变化。因此，熔融池MP的形成状态也可包含熔融池MP的大小。此时，控制装置6也可控制加工光EL的特性(例如，强度以及强度分布中的至少一者)，以使熔融池MP的大小成为所期望的大小(即，理想的大小)。
为了控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性，控制装置6也可控制分别生成加工光EL#1至EL#4的加工光源2#1至2#4中的至少一个。具体而言，控制装置6也可通过控制加工光源2#1来控制加工光EL#1的特性。控制装置6也可通过控制加工光源2#2来控制加工光EL#2的特性。控制装置6也可通过控制加工光源2#3来控制加工光EL#3的特性。控制装置6也可通过控制加工光源2#4来控制加工光EL#4的特性。
为了控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性，控制装置6也可控制聚光光学系统3111对加工光EL#1至EL#4进行聚光的聚光面FP与工件W的表面WS之间的在Z轴方向上的距离DS。其原因在于，如上所述，当距离DS发生变化时，工件W的表面WS(或者，造形面MS)上的加工光EL#1至EL#4的分布(例如，强度分布)发生变化。因此，控制装置6也可控制可变更距离DS的头驱动系统32以及载台驱动系统42中的至少一者，以通过控制距离DS来使加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性成为所期望的特性。
为了控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性，控制装置6也可控制照射光学系统311所包括的光学构件且可对加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性进行控制的光学构件。
控制装置6也可基于与造形面MS上的目标照射区域EA的移动相关的移动信息来控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性。此处，如上所述，目标照射区域EA伴随头驱动系统32对加工头31的移动以及载台驱动系统42对载台41的移动而移动。因此，基于与目标照射区域EA的移动相关的移动信息来控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性的动作也可视为实质上等价于基于与加工头31以及载台41中的至少一者的移动相关的信息来控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性的动作。
与目标照射区域EA的移动相关的移动信息也可包含与造形面MS上的目标照射区域EA的移动方向(即，加工光EL#1至EL#4的照射位置的移动方向)相关的信息。此时，控制装置6也可基于造形面MS上的目标照射区域EA的移动方向来控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性。控制装置6也可基于加工头31以及载台41中的至少一者的移动方向来控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性。
在基于目标照射区域EA的移动方向来控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性的情况下，控制装置6也可控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性，以使对移动方向上的相对前方侧的位置照射的至少一个加工光EL的特性与对移动方向上的相对后方侧的位置照射的至少一个加工光EL的特性不同。例如，图12是表示在造形面MS上沿着Y轴方向朝向+Y侧移动的目标照射区域EA(即，加工光EL#1至EL#4的照射位置)的平面图。图12所示的示例中，加工光EL#2的照射位置在目标照射区域EA的移动方向上位于相对前方侧(即，+Y侧)，加工光EL#1的照射位置在目标照射区域EA的移动方向上位于相对后方侧(即，-Y侧)。此时，控制装置6也可控制加工光EL#1以及EL#2中的至少一者的特性，以使加工光EL#1的特性与加工光EL#2的特性不同。
作为一例，如表示对移动方向上的相对后方侧的位置照射的加工光EL#1以及对移动方向上的相对前方侧的位置照射的加工光EL#2的强度的图表即图13(a)以及图13(b)所示，控制装置6也可控制加工光EL#1以及EL#2中的至少一者的特性(例如，强度或强度分布)，以使加工光EL#1的强度小于加工光EL#2的强度。另外，图13(a)表示加工光EL#1的强度大于零的示例，图13(b)表示加工光EL#2的强度为零的示例。这样，当对移动方向上的相对后方侧的位置照射的加工光EL#1的强度小于对移动方向上的相对前方侧的位置照射的加工光EL#2的强度时，熔融池MP的形成状态容易维持所期望的形成状态。例如，熔融池MP的形成状态容易维持作为所期望的形成状态的一例的液相状态。因而，加工系统SYSa能够适当地加工工件W。
作为另一例，如表示对移动方向上的相对后方侧的位置照射的加工光EL#1以及对移动方向上的相对前方侧的位置照射的加工光EL#2的强度的图表即图14所示，控制装置6也可控制加工光EL#1的特性(例如，强度或强度分布)，以使加工光EL#1成为脉冲光。另一方面，控制装置6也可控制加工光EL#2的特性(强度)，以使加工光EL#2成为连续光(连续波(Continuous Wave，CW))。若对移动方向上的相对后方侧的位置照射的加工光EL#1成为脉冲光，另一方面，对移动方向上的相对前方侧的位置照射的加工光EL#2成为连续光，则加工光EL#2对造形面MS的加工痕迹通过作为脉冲光的加工光EL#2而平滑化。因而，加工系统SYSa能够适当地加工工件W。例如，加工系统SYSa能够形成表面相对平滑的三维结构物ST。而且，控制装置6也可控制加工光EL#1以及加工光EL#2中的至少一者，以使加工光EL#1的累计光量与加工光EL#2的累计光量互不相同。
控制装置6也可除了所述移动信息以外或者取代所述移动信息，而基于与作为加工对象的工件W相关的工件信息，来控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性。与工件W相关的工件信息也可包含与工件W的形状相关的信息。此时，控制装置6也可基于工件W的形状来控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性。另外，在工件W上已形成有三维结构物ST的一部分的情况下，与工件W的形状相关的信息也可包含与包含已形成的三维结构物ST的一部分的工件W的形状相关的信息。
控制装置6也可基于工件W的形状来控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性(例如，强度或强度分布)，以使得对工件W中的应加工的部分照射的加工光EL的强度成为大到能够对工件W进行加工的程度的可加工强度以上。控制装置6也可基于工件W的形状来控制加工光EL#1至EL#4中的至少一个的特性(例如，强度或强度分布)，以使得对工件W中的并非应加工的部分照射的加工光EL的强度成为小到无法对工件W进行加工的左右的不可加工强度以下。例如，图15(a)是表示在为了对造形面MS的第一部分P1进行加工而将目标照射区域EA设定至第一部分P1的状况下，朝向目标照射区域EA射出有加工光EL#1以及EL#2的情况的断图。在图15(a)所示的状况下，加工光EL#1以及EL#2分别照射至工件W中的应加工的第一部分P1。因此，此时，控制装置6也可控制加工光EL#1以及EL#2各自的特性(例如，强度或强度分布)，以使加工光EL#1以及EL#2各自的强度成为可加工强度以上。另一方面，例如，图15(b)是表示在为了对造形面MS的第二部分P2进行加工而将目标照射区域EA设定至第二部分P2的状况下，朝向目标照射区域EA射出有加工光EL#1以及EL#2的情况的断图。在图15(b)所示的状况下，加工光EL#2被照射至工件W中的应加工的第二部分P2。因此，此时，控制装置6也可控制加工光EL#2的特性(例如，强度或强度分布)，以使加工光EL#2的强度成为可加工强度以上。另一方面，加工光EL#1不被照射至工件W中的应加工的第二部分P2。其原因在于，在从照射光学系统211直到目标照射位置EA为止的加工光EL#1的光路上，存在工件W中的并非应加工的第三部分P3。此时，有可能因加工光EL#1被照射至第三部分P3而导致第三部分P3意外地受到加工。因此，控制装置6也可控制加工光EL#1的特性(例如，强度或强度分布)，以使加工光EL#1的强度成为不可加工强度以下。此时，控制装置6也可控制加工光EL#1的强度以使其为零。其结果，加工系统SYSa能够适当地加工工件W。
(1-3)加工系统SYSa的技术效果
如以上所说明的那样，第一实施方式的加工系统SYSa能够各别地控制对工件W照射的多个加工光EL中的至少一个。因此，加工系统SYSa与无法各别地控制多个加工光EL中的至少一个的比较例的加工系统相比较，能够使用多个加工光EL来适当地加工工件W。
(1-4)加工光EL的变形例
所述的图5所示的示例中，加工光EL#1至EL#4在与聚光光学系统3111的光轴AX交叉的聚光光学系统3111内的假想光学面OP(例如，聚光光学系统3111的入射光瞳面)内，通过从光轴AX朝互不相同的方向隔开且相对于光轴AX而对称的各个区域。但是，如表示光学面OP内的加工光EL#1至EL#4的光路的剖面图即图16所示，加工光EL#1至EL#4也可在光学面OP内通过从光轴AX朝互不相同的方向隔开且相对于光轴AX呈非对称的各个区域。换言之，加工光EL#1至EL#4所通过的光学面OP内的区域也可关于光轴AX呈一次旋转对称。例如，加工光EL#1至EL#4也可在光学面OP内通过在将与光轴AX交叉的直线(例如沿着X轴或Y轴的直线)作为对称轴的状况下不呈线对称的各个区域。此时，照射至工件W的一个加工光EL从工件W而来的返回光经由与照射至工件W的其他加工光EL的光路相同的光路入射至生成所述其他加工光EL的加工光源2的可能性变小。因此，因返回光入射至加工光源2导致加工光源2发生故障的可能性变小。
而且，所述的图8以及图9等所示的示例中，加工光EL在造形面MS(例如，工件W的表面WS或结构层SL的表面)上所形成的射束点的形状为圆形。但是，加工光EL所形成的射束点的形状也可为与圆形不同的形状。例如，加工光EL所形成的射束点的形状也可为椭圆形、矩形或狭缝形状。而且，多个加工光EL也可在造形面MS上形成期望形状的射束点。例如，如表示多个加工光EL在造形面MS上所形成的期望形状的射束点的一例的平面图即图17所示，多个加工光EL也可在造形面MS上形成环带形状的射束点。此时，各加工光EL也可在造形面MS上形成构成环带的一部分的圆弧形状(局部环带形状)的射束点。
(2)第二实施方式的加工系统SYS
继而，一边参照图18以及图19，一边对第二实施方式的加工系统SYS(以下，将第二实施方式的加工系统SYS称作“加工系统SYSb”)进行说明。图18是示意性地表示第二实施方式的加工系统SYSb的结构的剖面图。图19是表示第二实施方式的加工系统SYSb的系统结构的系统结构图。另外，以下的说明中，对于与已说明的构成要件相同的构成要件，标注相同的参照符号，从而省略其详细说明。
如图18以及图19所示，第二实施方式的加工系统SYSb与所述的第一实施方式的加工系统SYSa相比较，不同之处在于，包括测量光源81b与测量装置82b。加工系统SYSb的其他特征也可与加工系统SYSa的其他特征同样。
测量光源81b例如射出红外光、可见光以及紫外光中的至少一种来作为测量光ML。但是，作为测量光ML，也可使用其他种类的辐射(例如太赫兹波(terahertz wave)、微波以及X射线等中的至少一种)。测量光ML的波长也可与加工光EL的波长不同。测量光ML的波段也可与加工光EL的波段不同。但是，测量光ML的波长也可与加工光EL的波长相同。测量光ML的波段的至少一部分也可与加工光EL的波段的至少一部分重叠(即，也可重复)。测量光源81b所射出的测量光ML经由包含光纤及导光管等中的至少一者的光传输构件811b而入射至照射光学系统311。因此，照射光学系统311与测量光源81b经由光传输构件811b而光学连接。入射至照射光学系统311的测量光ML经由照射光学系统311(即，经由聚光光学系统3111)而照射至工件W(更具体而言，造形面MS)。此时，测量光ML也可被用作用于对工件W进行照明的照明光。此时，测量光源81b也可被称作照明装置。
照射光学系统311也可将测量光ML照射至工件W上照射有加工光EL#1至EL#4中的至少一个的区域。照射光学系统311也可将测量光ML照射至包含在工件W上设定的目标照射区域EA的至少一部分的区域。照射光学系统311也可将测量光ML照射至包含在工件W上形成的熔融池MP的至少一部分的区域。但是，照射光学系统311也可将测量光ML照射至工件W上与照射有加工光EL#1至EL#4中的至少一个的区域不同的区域。照射光学系统311也可将测量光ML照射至与在工件W上设定的目标照射区域EA不同的区域。照射光学系统311也可将测量光ML照射至与在工件W上形成的熔融池MP不同的区域。
当测量光ML被照射至工件W时，从工件W射出因测量光ML照射至工件W而产生的返回光。返回光也可包含由工件W所产生的测量光ML的反射光、散射光以及透射光中的至少一种。另外，返回光也可称作因测量光ML照射至工件W而直接产生的光。而且，在工件W上，如上所述，形成有包含经熔融的金属的熔融池MP。此时，从工件W，来自熔融池MP的光(因加工光EL的照射而间接产生的光)从工件W射出。以下，将因测量光ML照射至工件W而产生的返回光以及因加工光EL的照射而产生的光这两者包含在内称作物体光RL。物体光RL的波长(尤其是物体光RL中所含的返回光的波长)也可与加工光EL的波长不同。物体光RL的波段也可与加工光EL的波段不同。物体光RL的波长也可与加工光EL的波长相同。物体光RL的波段的至少一部分也可与加工光EL的波段的至少一部分重叠。从工件W射出的物体光RL经由照射光学系统311(即，经由聚光光学系统3111)而入射至测量装置82b。
此处，一边参照图20以及图21，一边对照射光学系统311内的(尤其是聚光光学系统3111内的)测量光ML以及物体光RL的光路进行说明。图20是表示照射光学系统311内的(尤其是聚光光学系统3111内的)测量光ML以及物体光RL的光路的剖面图。图21是图20的XX-XX'剖面图。另外，图20是图21的XX-XX'剖面图。
如图20以及图21所示，在聚光光学系统3111内，测量光ML的光路的至少一部分、物体光RL的光路的至少一部分与加工光EL#1至EL#4的光路的至少一部分也可在光学上分离。即，在聚光光学系统3111内，测量光ML的光路的至少一部分、物体光RL的光路的至少一部分与加工光EL#1至EL#4的光路的至少一部分也可互不相同。在聚光光学系统3111内，测量光ML的光路的至少一部分、物体光RL的光路的至少一部分与加工光EL#1至EL#4的光路的至少一部分也可不相互重叠。
为了使测量光ML的光路的至少一部分、物体光RL的光路的至少一部分与加工光EL#1至EL#4的光路的至少一部分在光学上分离，如图21所示，在与聚光光学系统3111的光轴AX交叉的聚光光学系统3111内的假想光学面OP(典型的是沿着XY平面的面，例如聚光光学系统3111的光瞳面(入射光瞳面))内，测量光ML、物体光RL以及加工光EL#1至EL#4也可分别通过从光轴AX朝互不相同的方向隔开的各个区域。在光学面OP内，测量光ML所通过的区域、物体光RL所通过的区域与加工光EL#1至EL#4所通过的区域也可不重叠。此时，在光学面OP内，光轴AX与测量光ML的光路之间的距离、光轴AX与物体光RL的光路之间的距离、光轴AX与加工光EL#1的光路之间的距离、光轴AX与加工光EL#2的光路之间的距离、光轴AX与加工光EL#3的光路之间的距离以及光轴AX与加工光EL#4的光路之间的距离也可彼此相同。或者，光轴AX与测量光ML、物体光RL以及加工光EL#1至EL#4中的至少两个的光路之间的距离也可互不相同。图21所示的示例中，在光学面OP内，光轴AX与测量光ML、物体光RL以及加工光EL#1至EL#4的光路之间的距离彼此相同。此时，测量光ML、物体光RL以及加工光EL#1至EL#4也可在光学面OP内通过关于与光轴AX交叉的J轴呈线对称的区域。例如，如图21所示，测量光ML、物体光RL以及加工光EL#1至EL#4也可在沿着以光轴AX为原点的XY平面的坐标面内，分别通过以原点为中心的顺时针方向的旋转角度为315度、135度、270度、90度、0度以及180度(或者θ+α(α为与90度、180度以及270度不同的任意角度)度、θ+α-180度、θ+270度、θ+90度、θ度以及θ+180度)的六个区域。换言之，测量光ML、物体光RL以及加工光EL#1至EL#4也可在光学面OP内通过关于光轴AX呈二次旋转对称的区域。
在测量光ML、物体光RL以及加工光EL#1至EL#4在光学面OP内分别通过从光轴AX朝互不相同的方向隔开的各个区域的情况下，聚光光学系统3111也可将测量光ML以及加工光EL#1至EL#4从互不相同的方向照射至工件W。具体而言，聚光光学系统3111也可将测量光ML以及加工光EL#1至EL#4在以光轴AX为中心的旋转方向上从互不相同的位置照射至工件W。而且，物体光RL也可在聚光光学系统3111与工件W之间沿与加工光EL#1至EL#4所通过的光路不同的光路行进后入射至聚光光学系统3111。
或者，为了使测量光ML的光路的至少一部分、物体光RL的光路的至少一部分与加工光EL#1至EL#4的光路的至少一部分在光学上分离，在光学面OP内，测量光ML、物体光RL以及加工光EL#1至EL#4也可分别通过从光轴AX朝彼此相同的方向隔开不同距离的各个区域。此时，聚光光学系统3111也可以在聚光光学系统3111与工件W之间，测量光ML的行进方向与光轴AX所成的角度、和加工光EL#1至EL#4的行进方向与光轴AX所成的角度互不相同的方式，将测量光ML以及加工光EL#1至EL#4照射至工件W。而且，物体光RL也可在聚光光学系统3111与工件W之间，沿返回光RL的行进方向与光轴AX所成的角度、和加工光EL#1至EL#4的行进方向与光轴AX所成的角度互不相同的光路行进后，入射至聚光光学系统3111。
入射至聚光光学系统3111的物体光RL经由聚光光学系统3111(即，经由照射光学系统311的至少一部分)而由测量装置82b予以检测(换言之，予以受光)。因此，测量装置82b也可被称作检测装置或受光装置。而且，测量装置82b也可被称作获取与物体光RL相关的信息的信息获取装置。测量装置82b可通过检测物体光RL来测量(换言之，可观测或监测)工件W。作为一例，测量装置82b也可包含通过检测物体光RL来拍摄工件W的拍摄装置(摄像机)。此时，测量装置82b也可通过拍摄由可用作照明光的测量光ML所照明的工件W的至少一部分来测量工件W。
测量装置82b对物体光RL的检测结果(即，工件W的测量结果)也可被输出至控制装置6。控制装置6也可基于测量装置82b对物体光RL的检测结果(即，工件W的测量结果)来控制加工系统SYSb，以对工件W进行加工。
以上说明的第二实施方式的加工系统SYSb能够享有与所述的第一实施方式的加工系统SYSa可享有的效果同样的效果。进而，加工系统SYSb能够基于测量装置82b对工件W的测量结果来加工工件W。因此，加工系统SYSb与不包括测量装置82b的比较例的加工系统相比较，能够适当地加工工件W。例如，在开始增材加工动作之前将测量光ML照射至工件W的情况下，加工系统SYSb能够基于测量装置82b对工件W的测量结果来确定受到加工之前的工件W的状态。其结果，加工系统SYSb能够基于受到加工之前的工件W的状态来适当地设定加工条件，以进行适当的增材加工动作。例如，在进行增材加工动作的期间内将测量光ML照射至工件W的情况下，加工系统SYSb能够基于测量装置82b对工件W的测量结果来实时地确定工件W的加工状态。其结果，加工系统SYSb能够基于实时地确定的工件W的加工状态来适当地设定加工条件，以进行适当的增材加工动作。例如，在增材加工动作结束后将测量光ML照射至工件W的情况下，加工系统SYSb能够基于测量装置82b对工件W的测量结果来确定加工完毕的工件W的状态。其结果，加工系统SYSb能够基于加工完毕的工件W的状态来判定是否进行了适当的增材加工动作。进而，加工系统SYSb在判定为未进行适当的增材加工动作的情况下，能够再次加工工件W。
(3)第三实施方式的加工系统SYS
继而，一边参照图22，一边对第三实施方式的加工系统SYS(以下，将第三实施方式的加工系统SYS称作“加工系统SYSc”)进行说明。图22是表示第三实施方式的加工系统SYSc的系统结构的系统结构图。
如图22所示，第三实施方式的加工系统SYSb与所述的第二实施方式的加工系统SYSb相比较，不同之处在于，取代加工装置3而包括加工装置3c。加工系统SYSc的其他特征也可与加工系统SYSb的其他特征同样。加工装置3c与加工装置3相比较，不同之处在于，取代加工头31而包括加工头31c。加工装置3c的其他特征也可与加工装置3的其他特征同样。加工头31c与加工头31相比较，不同之处在于，取代照射光学系统311而包括照射光学系统311c。加工头31c的其他特征也可与加工头31的其他特征同样。因此，以下，一边参照图23，一边对照射光学系统311c进行说明。图23是表示第三实施方式的照射光学系统311c的结构的剖面图。
如图23所示，照射光学系统311c与照射光学系统311相比较，不同之处在于包括可动镜3115c以及3116c与可动镜驱动装置3117c以及3118c。照射光学系统311c的其他特征也可与照射光学系统311的其他特征同样。
可动镜3115c被配置在从测量光源81b射出的测量光ML的光路上。图23所示的示例中，可动镜3115c被配置在测量光源81b与聚光光学系统3111之间的测量光ML的光路上。此时，可动镜3115c对入射至可动镜3115c的反射面的测量光ML进行反射，由此，将测量光ML导向聚光光学系统3111。可动镜3116c被配置在从工件W射出的物体光RL的光路上。图23所示的示例中，可动镜3116c被配置在聚光光学系统3111与测量装置82b之间的物体光RL的光路上。此时，可动镜3116c对入射至可动镜3116c的反射面的物体光RL进行反射，由此，将其导向测量装置82b。
可动镜3115c可由可动镜驱动装置3117c予以驱动，以变更可动镜3115c的反射面相对于入射至可动镜3115c的测量光ML的行进方向的角度。可动镜3116c可由可动镜驱动装置3118c予以驱动，以变更可动镜3116c的反射面相对于入射至可动镜3116c的物体光RL的行进方向的角度。可动镜驱动装置3117c以及3118c通过控制装置6的控制来变更可动镜3115c以及3116c的反射面的角度。
第三实施方式中，例如，可动镜3115c也可通过变更可动镜3115c的反射面相对于测量光ML的行进方向的角度，来变更造形面MS上的测量光ML的照射位置。因此，可动镜3115c以及可动镜驱动装置3117c也可作为用于变更造形面MS上的测量光ML的照射位置的位置变更装置发挥功能。而且，可动镜3116c也可与可动镜3115c的驱动同步地变更可动镜3116c的反射面相对于物体光RL的行进方向的角度，由此来将包含照射至造形面MS的测量光ML的返回光的物体光RL导向测量装置82b。即，可动镜3116c以及可动镜驱动装置3118c也可变更可动镜3116c的反射面相对于物体光RL的行进方向的角度，以使得即便在造形面MS上的测量光ML的照射位置受到变更的情况下，包含所述测量光ML的返回光的物体光RL也能被测量装置82b检测到。
例如，如表示照射至造形面MS的测量光ML的光路的第一例的剖面图即图24(a)所示，可动镜3115c也可变更可动镜3115c的反射面相对于测量光ML的行进方向的角度，以将测量光ML照射至造形面MS上当前照射有加工光EL的位置。而且，此时，可动镜3116c也可变更可动镜3116c的反射面相对于物体光RL的行进方向的角度，以使包含来自造形面MS上当前照射有加工光EL的位置的光的物体光RL入射至测量装置82b。其结果，加工系统SYSc能够基于测量装置82b对工件W的测量结果来实时地确定工件W的加工状态。因此，加工系统SYSc能够基于实时确定的工件W的加工状态来适当地设定加工条件，以进行适当的增材加工动作。
例如，如表示照射至造形面MS的测量光ML的光路的第二例的剖面图即图24(b)所示，可动镜3115c也可变更可动镜3115c的反射面相对于测量光ML的行进方向的角度，以将测量光ML照射至造形面MS上已照射了加工光EL的位置。另外，已照射了加工光EL的位置也可比当前照射有加工光EL的位置而位于沿着造形面MS的方向上的加工光EL的移动方向(即，目标照射区域EA的移动方向)上的后方侧。而且，此时，可动镜3116c也可变更可动镜3116c的反射面相对于物体光RL的行进方向的角度，以使包含来自造形面MS上已照射了加工光EL的位置的光的物体光RL入射至测量装置82b。其结果，加工系统SYSc能够基于测量装置82b对工件W的测量结果来确定加工完毕的工件W的状态。因此，加工系统SYSc能够基于加工完毕的工件W的状态来判定是否进行了适当的增材加工动作。
例如，如表示被照射至造形面MS的测量光ML的光路的第三例的剖面图即图24(c)所示，可动镜3115c也可变更可动镜3115c的反射面相对于测量光ML的行进方向的角度，以将测量光ML照射至造形面MS上未被照射加工光EL的(具体而言，将来要被照射加工光EL的预定的)位置。另外，将来要被照射加工光EL的预定的位置比起当前照射有加工光EL的位置而位于沿着造形面MS的方向上的加工光EL的移动方向(即，目标照射区域EA的移动方向)上的前方侧。而且，此时，可动镜3116c也可变更可动镜3116c的反射面相对于物体光RL的行进方向的角度，以使包含来自造形面MS上将来要被照射加工光EL的预定的位置的光的物体光RL入射至测量装置82b。其结果，加工系统SYSc能够基于测量装置82b对工件W的测量结果来确定受到加工之前的工件W的状态。因此，加工系统SYSc能够基于受到加工之前的工件W的状态来适当地设定加工条件，以进行适当的增材加工动作。
这样，第三实施方式的加工系统SYSc能够享有与所述的第二实施方式的加工系统SYSb可享有的效果同样的效果。
另外，如在第一实施方式中已述的那样，通过改变第一实施方式中的光传输构件21#1至21#4的射出端的角度以改变从光传输构件21#1至21#4射出的加工光EL#1至EL#4的行进方向，也能够享有与第三实施方式的加工系统SYSc同样的效果。
(4)第四实施方式的加工系统SYS
继而，一边参照图25，一边对第四实施方式的加工系统SYS(以下，将第四实施方式的加工系统SYS称作“加工系统SYSd”)进行说明。图25是表示第四实施方式的加工系统SYSd的系统结构的系统结构图。
如图25所示，第四实施方式的加工系统SYSd与所述的第二实施方式的加工系统SYSb相比较，不同之处在于，包括测量装置83d。加工系统SYSd的其他特征也可与加工系统SYSb的其他特征同样。
测量装置83d与测量装置82b同样，是可测量工件W的装置。但是，测量装置83d也可为可利用与测量装置82b不同的原理的测量方法来测量工件W的装置。例如，如上所述，在测量装置82b通过拍摄工件W来测量工件W的情况下，测量装置83d也可为不拍摄工件W而可测量工件W的装置。
测量装置83d是可经由聚光光学系统3111(即，经由照射光学系统311)而以光学方式来测量工件W的装置。此时，测量装置83d也可包括送光部831d与受光部832d。
送光部831d例如可将来自未图示的光源的测量光ML'经由聚光光学系统3111而发送至工件W。即，送光部831d可将来自未图示的光源的测量光ML'经由聚光光学系统3111而照射至工件W。因此，送光部831d也可被称作照射装置。另外，送光部831d也可包含测量光ML'的光源。测量光ML'例如包含红外光、可见光以及紫外光中的至少一种。但是，测量光ML'也可包含其他种类的辐射(例如太赫兹波、微波以及X射线等中的至少一种)。测量光ML'的波长也可与加工光EL以及测量光ML中的至少一者的波长不同。测量光ML'的波段也可与加工光EL以及测量光ML中的至少一者的波段不同。但是，测量光ML'的波长也可与加工光EL以及测量光ML中的至少一者的波长相同。测量光ML'的波段的至少一部分也可与加工光EL以及测量光ML中的至少一者的波段的至少一部分重叠(即，也可重复)。
照射光学系统311也可将测量光ML'照射至工件W上照射有测量光ML以及加工光EL#1至EL#4中的至少一个的区域。照射光学系统311也可将测量光ML'设置至包含在工件W上设定的目标照射区域EA的至少一部分的区域。照射光学系统311也可将测量光ML'照射至在工件W上形成的熔融池MP的至少一部分的区域。但是，照射光学系统311也可将测量光ML'照射至与在工件W上照射有测量光ML以及加工光EL#1至EL#4中的至少一个的区域不同的区域。照射光学系统311也可将测量光ML'照射至与在工件W上设定的目标照射区域EA不同的区域。照射光学系统311也可将测量光ML'照射至与在工件W上形成的熔融池MP不同的区域。
当测量光ML'被照射至工件W时，从工件W射出因测量光ML'照射至工件W而产生的返回光RL'。返回光RL'也可包含由工件W所产生的测量光ML'的反射光、散射光以及透射光中的至少一种。从工件W射出的返回光RL'(即，相当于经由了工件W的测量光ML'的物体光)经由照射光学系统311(即，经由聚光光学系统3111)而入射至受光部832d。
此处，一边参照图26以及图27，一边对照射光学系统311内的(尤其是聚光光学系统3111内的)测量光ML'以及返回光RL'的光路进行说明。图26是表示照射光学系统311内的(尤其是聚光光学系统3111内的)测量光ML'以及返回光RL'的光路的剖面图。图27是图26的XXVI-XXVI'剖面图。
如图26以及图27所示，在聚光光学系统3111内，测量光ML'的光路的至少一部分与测量光ML、物体光RL以及加工光EL#1至EL#4的光路的至少一部分也可在光学上分离(即，也可互不相同)。因此，如图27所示，在与聚光光学系统3111的光轴AX交叉的聚光光学系统3111内的假想光学面OP(典型的是沿着XY平面的面，例如，聚光光学系统3111的入射光瞳面)内，测量光ML'、测量光ML及物体光RL以及加工光EL#1至EL#4也可分别通过从光轴AX朝互不相同的方向隔开的各个区域。或者，在光学面OP内，测量光ML'、测量光ML、物体光RL以及加工光EL#1至EL#4也可分别通过从光轴AX朝彼此相同的方向隔开不同距离的各个区域(参照图6至图7)。
而且，在聚光光学系统3111内，返回光RL'的光路的至少一部分与测量光ML、物体光RL以及加工光EL#1至EL#4的光路的至少一部分也可在光学上分离(即，也可互不相同)。因此，如图27所示，在光学面OP内，返回光RL'、测量光ML及物体光RL以及加工光EL#1至EL#4也可分别通过从光轴AX朝互不相同的方向隔开的各个区域。或者，在光学面OP内，返回光RL'、测量光ML、物体光RL以及加工光EL#1至EL#4也可分别通过从光轴AX朝彼此相同的方向隔开不同距离的各个区域(参照图6至图7)。
另一方面，在聚光光学系统3111内，测量光ML'的光路与返回光RL'的光路也可不在光学上分离。即，在聚光光学系统3111内，从送光部831d朝向工件W行进的测量光ML'的光路与从工件W朝向受光部832d行进的返回光RL'的光路也可重叠。因此，如图27所示，在光学面OP内，测量光ML'与返回光RL'也可通过相同的区域。但是，在聚光光学系统3111内，测量光ML'的光路的至少一部分与返回光RL'的光路的至少一部分也可在光学上分离。
入射至聚光光学系统3111的返回光RL'经由聚光光学系统3111(即，经由照射光学系统311)而被受光部832d接收(换言之，被检测)。因此，受光部832d也可被称作检测装置或受光装置。受光装置832d可通过接收返回光RL'来测量(换言之，可观测或可监测)工件W。
作为包括此种送光部831d以及受光部832d的测量装置83d的一例，可列举激光测距仪。作为激光测距仪，作为一例，可使用飞行时间方式的测量方式的激光测距仪。此时，控制装置6能够基于测量装置83d对返回光RL'的检测结果，来算出从测量装置83d直至工件W为止的距离(尤其是从测量装置83d直至工件W上被照射有测量光ML'的位置为止的距离)。若测量装置83d对工件W的多处部位照射测量光ML'，则控制装置6能够基于测量装置83d对返回光RL'的检测结果来算出从测量装置83d直至工件W的多处部位为止的距离。其结果，控制装置6能够基于从测量装置83d直至工件W的多处部位为止的距离，来算出工件W的位置以及形状中的至少一者。此时，控制装置6也可控制加工系统SYSd，以基于工件W的位置以及形状中的至少一者来加工工件W。另外，作为激光测距仪，也可使用干涉测量方式的测量方式的激光测距仪。
以上说明的第四实施方式的加工系统SYSd能够享有与所述的第二实施方式的加工系统SYSb可享有的效果同样的效果。进而，加工系统SYSd除了测量装置83d对工件W的测量结果以外，还能够基于测量装置83d对工件W的测量结果来加工工件W。因此，加工系统SYSd能够适当地加工工件W。
另外，所述的第一实施方式的加工系统SYSa以及第三实施方式的加工系统SYSc中的至少一者也可包括第四实施方式特有的构成要件。第四实施方式特有的构成要件是与测量装置83d相关的构成要件。
(5)第五实施方式的加工系统SYS
继而，一边参照图28，一边对第五实施方式的加工系统SYS(以下，将第五实施方式的加工系统SYS称作“加工系统SYSe”)进行说明。图28是表示第五实施方式的加工系统SYSe的系统结构的系统结构图。
如图28所示，第五实施方式的加工系统SYSe与所述的第一实施方式的加工系统SYSa相比较，不同之处在于，包括回收装置91e与气体供给装置92e。加工系统SYSe的其他特征也可与加工系统SYSa的其他特征同样。以下，一边参照图29，一边对回收装置91e以及气体供给装置92e的动作进行说明。图29是示意性地表示回收装置91e以及气体供给装置92e的动作的平面图。
回收装置91e从腔室空间73IN回收通过加工光EL的照射而产生的多余物质。具体而言，回收装置91e经由配置于腔室空间73IN的回收口911e来回收多余物质。回收口911e朝向被照射加工光EL的造形面MS。尤其，多余物质从被照射有加工光EL的位置(即，形成有熔融池MP的位置)产生的可能性高。因此，回收口911e也可朝向形成有熔融池MP的位置。
当加工光EL被回收口911e遮挡时，有可能对使用加工光EL的工件W的加工造成影响。因此，回收口911e也可配置于在与加工光EL的行进方向交叉的方向(即，与聚光光学系统3111的光轴AX交叉的方向，典型的是沿着XY平面的方向)上从加工光EL的光路隔开的位置。即，回收口911e也可配置于在与加工光EL的行进方向交叉的方向上从照射有加工光EL的熔融池MP隔开的位置。
回收装置91e经由回收口911e来抽吸腔室空间73IN内的气体(即，对腔室空间73IN进行排气)，由此，与腔室空间73IN内的气体一同回收多余物质。因此，典型的是，从熔融池MP朝向回收口911e形成气流。多余物质乘着所述气流，从作为多余物质的主要产生源的熔融池MP前往回收口911e。其结果，多余物质经由回收口911e而被回收。此处，若从熔融池MP前往回收口911e的气流(即，多余物质的回收路径)存在于加工光EL的光路上，则有可能因多余物质导致加工光EL朝向工件W的照射被妨碍。因此，回收口911e也可以从熔融池MP前往回收口911e的气流(即，多余物质的回收路径)不存在于加工光EL的光路上的方式来回收多余物质。例如，回收口911e也可如图29所示被配置在满足下述条件的位置，即，对从包含将熔融池MP与回收口911e相连的线LN1的直线(即，为沿着由回收口911e所形成的气流的直线，且为沿着多余物质的回收路径延伸的直线)沿着与所述直线以及加工光EL的光路(即，聚光光学系统3111的光轴AX)这两者交叉的方向隔开的位置照射加工光EL。反言之，聚光光学系统3111也可以从熔融池MP前往回收口911e的气流不存在于加工光EL的光路上的方式来对造形面MS照射加工光EL。例如，聚光光学系统3111也可如图29所示，对从包含将熔融池MP与回收口911e相连的线LN1的直线沿着与所述直线以及加工光EL的光路这两者交叉的方向隔开的位置照射加工光EL。
气体供给装置92e通过对腔室空间73IN供给气体，从而形成用于从造形面MS或面向造形面MS的空间中去除因加工光EL的照射而产生的多余物质的气流。具体而言，气体供给装置92e经由配置于腔室空间73IN的气体供给口921e来对腔室空间73IN供给气体。气体供给口921e朝向被照射加工光EL的造形面MS。尤其，气体供给口921e也可朝向形成有作为多余物质的主要产生源的熔融池MP的位置。
若加工光EL被气体供给口921e遮挡，则有可能对使用加工光EL的工件W的加工造成影响。因此，气体供给口921e也可配置于在与加工光EL的行进方向交叉的方向(即，为与聚光光学系统3111的光轴AX交叉的方向，典型的是沿着XY平面的方向)上从加工光EL的光路隔开的位置。即，气体供给口921e也可配置于在与加工光EL的行进方向交叉的方向上从被照射有加工光EL的熔融池MP隔开的位置。
气体供给装置92e经由气体供给口921e来对腔室空间73IN供给气体，由此形成来自气体供给口921e的气流。多余物质乘着所述气流而从造形面MS或面向造形面MS的空间被去除。此处，若来自气体供给口921e的气流(即，多余物质的去除路径)存在于加工光EL的光路上，则有可能因多余物质导致加工光EL朝向工件W的照射被妨碍。因此，气体供给口921e也可以来自气体供给口921e的气流(即，多余物质的去除路径)不存在于加工光EL的光路上的方式来供给气体。例如，气体供给口921e也可如图29所示，配置在满足下述条件的位置，即，对从包含将熔融池MP与气体供给口921e相连的线LN2的直线(即，为沿着由气体供给口921e所形成的气流的直线，且为沿着多余物质的去除路径的直线)沿着与所述直线以及加工光EL的光路(即，聚光光学系统3111的光轴AX)这两者交叉的方向隔开的位置照射加工光EL。反言之，聚光光学系统3111也可以来自气体供给口921e的气流(即，多余物质的去除路径)不存在于加工光EL的光路上的方式，来对造形面MS照射加工光EL。例如，聚光光学系统3111也可如图29所示，对从包含将熔融池MP与气体供给口921e相连的线LN2的直线沿着与所述直线以及加工光EL的光路这两者交叉的方向隔开的位置照射加工光EL。
通过气体供给装置92e所供给的气体而去除的多余物质也可由回收装置91e予以回收。此时，为了提高气体供给装置92e对多余物质的去除效率以及回收装置91e对多余物质的回收效率，气体供给口921e与回收口911e也可以作为多余物质的主要产生源的熔融池MP位于气体供给口921e与回收口911e之间的方式而配置。此时，由于形成从气体供给口921经由多余物质的产生源而前往回收口911e的气流，因此多余物质被有效率地去除以及回收。
以上说明的第五实施方式的加工系统SYSe能够享有与所述的第一实施方式的加工系统SYSa可享有的效果同样的效果。进而，加工系统SYSe能够适当地去除和/或回收因加工光EL的照射而产生的多余物质。因此，加工系统SYSe能够降低因加工光EL对工件W的照射被多余物质妨碍而产生的影响。因此，加工系统SYSe能够适当地加工工件W。
另外，所述的说明中，加工系统SYSe包括回收装置91e以及气体供给装置92e这两者。但是，也可为，加工系统SYSe包括回收装置91e，另一方面，不包括气体供给装置92e。也可为，加工系统SYSe包括气体装置92e，另一方面，不包括回收装置91e。
而且，所述的说明中，加工系统SYSe使用从气体供给装置92e供给的气体来去除多余物质。但是，加工系统SYSe也可使用从气体供给源5供给的气体(即，吹洗气体)来去除多余物质。即，加工系统SYSe也可通过经由气体供给口921e来对腔室空间73IN供给吹洗气体，从而去除多余物质。此时，加工系统SYSe也可不包括气体供给装置92e。
而且，所述的第二实施方式的加工系统SYSb至第四实施方式的加工系统SYSd中的至少一者也可包括第五实施方式特有的构成要件。第五实施方式特有的构成要件是与回收装置91e以及气体供给装置92e中的至少一者相关的构成要件。
(6)第六实施方式的加工系统SYS
继而，一边参照图30，一边对第六实施方式的加工系统SYS(以下，将第六实施方式的加工系统SYS称作“加工系统SYSf”)进行说明。图30是表示第六实施方式的加工系统SYSf的系统结构的系统结构图。
如图30所示，第六实施方式的加工系统SYSf与所述的第一实施方式的加工系统SYSa相比较，不同之处在于，取代加工装置3而包括加工装置3f。进而，加工系统SYSf与加工系统SYSa相比较，不同之处在于，包括气体供给装置93f。加工系统SYSf的其他特征也可与加工系统SYSa的其他特征同样。加工装置3f与加工装置3相比较，不同之处在于，取代加工头31而包括加工头31f。加工装置3f的其他特征也可与加工装置3的其他特征同样。加工头31f与加工头31相比较，不同之处在于，包括围绕构件313f。加工头31f的其他特征也可与加工头31的其他特征同样。因此，以下，一边参照图31，一边进一步对围绕构件313f进行说明。图31是表示第六实施方式的围绕构件313f的结构的剖面图。
如图31所示，围绕构件313f被安装在照射光学系统311的前端(具体而言，朝向工件W的-Z侧的前端)。即，围绕构件313f被安装在聚光光学系统3111的前端。
围绕构件313f包围材料喷嘴312的至少一部分。即，围绕构件313f包围材料喷嘴312的造形材料M的供给路径的至少一部分。具体而言，围绕构件313f包围材料喷嘴312中的、从照射光学系统311突出至下方的部分的至少一部分。因此，在围绕构件313f，形成有供材料喷嘴312的一部分插入的贯穿孔3131f。在围绕构件313f，进而形成有贯穿孔3132f，所述贯穿孔3132f规定从聚光光学系统3111射出的加工光EL可通过的空间。因此，围绕构件313f也可包括：内壁构件3133f，包围材料喷嘴312以规定贯穿孔3131f；以及外壁构件3134f，与内壁构件3133f一同规定贯穿孔3132f(即，包围内壁构件3133f以规定贯穿孔3132f)。即，围绕构件313f也可具有下述如二重管般的结构，即，形成有配置材料喷嘴312的管路与加工光EL可通过的管路。此时，聚光光学系统3111f经由外壁构件3134f与内壁构件3133f之间的空间(即，外壁构件3134f与材料喷嘴312之间的空间)来对工件W照射加工光EL。另外，内壁构件3133f以及外壁构件3134f各自也可被称作间隔壁构件。
贯穿孔3132f连接于开口3113(尤其是聚光光学系统3111的末端光学构件3114的开口3113)。此处，如上所述，从气体供给源5供给至腔室空间73IN的吹洗气体经由开口3113而供给至末端光学构件3114的射出面侧的空间(典型的是，工件W)。因此，在贯穿孔3132f连接于开口3113的情况下，从气体供给源5供给至腔室空间73IN的吹洗气体经由开口3113以及贯穿孔3132f而供给至围绕构件313f下方的空间(即，围绕构件313f与工件W之间的空间)。具体而言，吹洗气体经由末端光学构件3114的开口3113而供给至相当于围绕构件313f与材料喷嘴312之间的空间(具体而言，为外壁构件3134f与材料喷嘴312之间的空间)的贯穿孔3132f。被供给至贯穿孔3132f的吹洗气体从相当于贯穿孔3132f的下方端部的排出口3135df被供给至围绕构件313f的下方空间。即，被供给至贯穿孔3132f的吹洗气体从排出口3135f被供给至位于围绕构件313f下方的工件W。此时，围绕构件3131f也可作为将来自末端光学构件3114的开口3113的吹洗气体导向工件W的气体引导构件发挥功能。
此时，也如第一实施方式中所说明的那样，通过经由贯穿孔3132f而供给的气流，来自供给出口314的造形材料M沿着从材料喷嘴312朝向下方的供给路径而供给的可能性变大。即，来自供给出口314的造形材料M从材料喷嘴312朝四面八方飞散的可能性变小。其结果，材料喷嘴312能够适当地供给造形材料M。此种效果通过排出口3135f形成在供给出口314附近而变得显著。
进而，在加工光EL所通过的贯穿孔3132f内，形成从贯穿孔3132f的内部朝向贯穿孔3132f的外部的吹洗气体的流动。因此，因加工光EL照射至工件W而产生的多余物质侵入贯穿孔3132f内部的可能性变小。因此，因加工光EL朝向工件W的照射被多余物质妨碍而产生的影响得以降低。
以上说明的第六实施方式的加工系统SYSf能够享有与所述的第一实施方式的加工系统SYSa可享有的效果同样的效果。进而，如上所述，加工系统SYSf能够使用经由围绕构件313f而供给的吹洗气体，沿着从材料喷嘴312朝向下方的供给路径来适当地供给造形材料M。即，加工系统SYSf能够提高造形材料M的供给方向的指向性。进而，如上所述，加工系统SYSf使用经由围绕构件313f而供给的吹洗气体，能够降低因加工光EL朝向工件W的照射被多余物质妨碍而产生的影响。
另外，所述的第二实施方式的加工系统SYSb至第五实施方式的加工系统SYSe中的至少一者也可包括第六实施方式特有的构成要件。第六实施方式特有的构成要件是与围绕构件313f相关的构成要件。
(7)第七实施方式的加工系统SYS
继而，对第七实施方式的加工系统SYS(以下，将第七实施方式的加工系统SYS称作“加工系统SYSg”)进行说明。第七实施方式的加工系统SYSg与所述的第一实施方式的加工系统SYSa相比较，不同之处在于，也可对工件W照射加工光EL而进行去除工件W的一部分的去除加工。例如，加工系统SYSg也可进行去除加工，以使工件W的形状成为所期望的形状。例如，加工系统SYSg也可进行去除加工，以在工件W形成所期望的结构。例如，加工系统SYSg也可进行去除加工，以在工件W的表面形成所期望的结构。例如，加工系统SYSg也可进行去除加工，以使工件W的表面平滑化。
在进行去除加工的情况下，加工系统SYSg也可在工件W上形成肋条结构。肋条结构也可为能够降低工件W的表面对流体的阻力(尤其是摩擦阻力以及湍流摩擦阻力中的至少一者)的结构。肋条结构也可包含能够降低流体与工件W的表面相对移动时所产生的噪音的结构。肋条结构也可包含例如由多个沿着顺着工件W表面的第一方向(例如Y轴方向)延伸的槽沿着第二方向(例如X轴方向)排列而成的结构，所述第二方向沿着工件W的表面且与第一方向交叉。
在进行去除加工的情况下，加工系统SYSg也可在工件W的表面上形成具有任意形状的任意结构。作为任意结构的一例，可列举使工件W表面上的流体的流动产生旋涡的结构。作为任意结构的另一例，可列举用于对工件W的表面给予疏水性的结构。作为任意结构的另一例，可列举规则或者不规则地形成的微型纳米级的微细纹理结构(典型的是凹凸结构)。此种微细纹理结构也可包含具有使流体(气体和/或液体)造成的阻力降低的功能的鲨鱼皮结构以及微坑(dimple)结构中的至少一者。微细的纹理结构也可包含具有疏液功能以及自清洁功能中的至少一者(例如具有荷叶效应(lotus effect))的荷叶表面结构。微细的纹理结构也可包含具有液体输送功能的微细突起结构(参照美国专利公开第2017/0044002号公报)、具有亲液性功能的凹凸结构、具有防污功能的凹凸结构、具有反射率降低功能及疏液功能的至少一者的蛾眼(moth-eye)结构、仅使特定波长的光通过干涉而加强以呈结构色的凹凸结构、具有利用范德瓦尔斯力(van der Waals'force)的粘合功能的柱阵列(pillar array)结构、具有空气动力噪音降低功能的凹凸结构、以及具有液滴捕集功能的蜂窝结构等中的至少一种。
此种加工系统SYSb如图32以及图33所示。图32是表示加工系统SYSg的系统结构的框图。图33是表示加工系统SYSg的结构的剖面图。如图32以及图33所示，加工系统SYSg与加工系统SYSa相比较，不同之处在于，也可不包括材料供给源1以及混合装置12。进而，加工系统SYSg与加工系统SYSa相比较，不同之处在于，也可不包括材料喷嘴312。具体而言，加工系统SYSg与加工系统SYSa相比较，不同之处在于，取代包括包含材料喷嘴312的加工头31的加工装置3，而包括包含加工头31g的加工装置3g，所述加工头31g不包括材料喷嘴312。即，加工系统SYSg与加工系统SYSa相比较，不同之处在于，也可不包括用于供给造形材料M的构成要件。加工系统SYSg的其他特征也可与加工系统SYSa的其他特征同样。
以上说明的加工系统SYSg也与加工系统SYSa同样，也可在进行去除加工动作的期间的至少一部分进行光特性控制动作。其结果，加工系统SYSg能够享有与加工系统SYSa可享有的效果同样的效果。
另外，在进行去除加工的情况下，加工系统SYSg也可将包含多个脉冲光的加工光EL照射至工件W。例如，加工系统SYSg也可将包含发光时间为纳秒以下的多个脉冲光的加工光EL照射至工件W。
(8)其他变形例
所述的说明中，加工系统SYS将从多个加工光源2分别射出的多个加工光EL照射至工件W。即，加工系统SYS包括多个加工光源2。但是，加工系统SYS也可将从单个加工光源2射出的单个光分支为多个加工光EL，将经分支的多个加工光EL照射至工件W。即，加工系统SYS也可包括单个加工光源2。此处，也可为，可分别独立地变更经分支的多个加工光EL的强度。变更强度也可包含将强度设为零的情况。此时，也可在经分支的多个加工光EL的光路分别设置挡闸。而且，也可除了设置挡闸以外或者取代挡闸的设置，而在多个加工光EL的光路分别设置主动地使通过光量发生变化的光量调整构件。
所述的说明中，加工系统SYS通过将加工光EL照射至工件W来加工工件W。但是，加工系统SYS也可通过将任意的能量射束照射至工件W来加工工件W。此时，加工系统SYS也可除了加工光源2以及照射光学系统311以外或者取代于此，而包括可生成任意的能量射束的射束源与可将任意的能量射束照射至工件W的射束照射装置。作为任意的能量射束的一例，可列举带电粒子束以及电磁波等中的至少一者。作为带电粒子束的一例，可列举电子束以及聚焦离子束等中的至少一者。
在使用任意的能量射束来加工工件W的情况下，控制装置6也可通过进行所述的光特性控制动作来控制能量射束的特性。能量射束的特性例如也可包含能量射束的能量的量。在使用带电粒子束来作为能量射束的情况下，能量射束的特性(即，带电粒子束的特性)例如也可包含带电粒子束的电流密度分布(例如，与加工光EL的行进方向交叉的面(典型的是，造形面MS)内的电流密度分布)。
(9)附注
关于以上说明的实施方式，进而公开以下的附注。
[附注1]
一种加工系统，对物体进行加工，所述加工系统包括：
照射光学系统，将多个能量射束照射至所述物体；以及
射束特性变更装置，根据所述物体的形状来各别地变更所述多个能量射束的特性。
[附注2]
一种加工系统，对物体进行加工，所述加工系统包括：
照射光学系统，将多个能量射束照射至所述物体而在所述物体上形成熔融池；以及
射束特性变更装置，各别地变更所述多个能量射束的特性以变更所述熔融池的温度分布。
[附注3]
根据附注2所述的加工系统，其包括：
检测装置，检测来自所述熔融池的光，
所述射束特性变更装置基于所述检测装置的检测结果来变更所述能量射束的分布。
[附注4]
一种加工系统，对物体进行加工，所述加工系统包括：
照射光学系统，将多个能量射束照射至所述物体；
移动装置，使所述物体与所述能量射束的照射位置中的至少一者移动；以及
射束特性变更装置，根据基于所述移动装置的移动方向来各别地变更所述多个能量射束的特性。
[附注5]
根据权利要求1至4中任一项所述的加工系统，其中
所述能量射束的特性包含所述能量射束的强度。
[附注6]
一种加工系统，对物体进行加工，所述加工系统包括：
照射光学系统，将多个能量射束从互不相同的方向照射至所述物体而在所述物体形成熔融池；以及
材料供给装置，对所述熔融池供给材料。
[附注7]
根据附注6所述的加工系统，其中
从所述材料供给装置向所述熔融池供给所述材料的方向与所述多个能量射束的照射方向不同。
[附注8]
根据附注6或7所述的加工系统，其中
所述材料供给装置从与所述物体的表面交叉的材料供给方向供给所述材料。
[附注9]
一种加工系统，使用能量射束来加工物体，所述加工系统包括：
照射光学系统，将所述能量射束聚光而照射至所述物体；
材料供给装置，朝向所述物体上的所述能量射束的照射位置供给材料；
围绕构件，包围所述材料供给装置的所述材料的供给路径中的至少一部分；以及
气体供给装置，对构成所述照射光学系统的多个光学构件之间的空间供给气体，
所述照射光学系统经由所述围绕构件与所述材料供给装置的至少一部分之间的空间来照射所述能量射束，
来自所述气体供给装置的所述气体被供给至所述围绕构件与所述材料供给装置的至少一部分之间的所述空间。
[附注10]
根据附注9所述的加工系统，其中
来自所述气体供给装置的所述气体是通过形成于构成所述照射光学系统的光学构件中的至少一部分光学构件的开口而供给。
[附注11]
根据附注9或10所述的加工系统，其中
所述材料供给装置的所述至少一部分沿着所述照射光学系统的光轴而配置。
[附注12]
一种加工系统，使用能量射束来加工物体，所述加工系统包括：
照射光学系统，将所述能量射束照射至所述物体；以及
检测装置，经由所述照射光学系统对包含来自所述物体的光的物体光进行检测，
所述照射光学系统内的所述物体光的路径的至少一部分与所述照射光学系统内的所述能量射束的路径的至少一部分。
[附注13]
根据附注12所述的加工系统，其中
所述物体光为第一物体光，
所述检测装置为第一检测装置，
所述加工系统还包括第二检测装置，所述第二检测装置经由所述照射光学系统对包含来自所述物体的光且与所述第一物体光不同的第二物体光进行检测。
[附注14]
根据附注13所述的加工系统，其中
所述照射光学系统内的所述第二物体光的路径的至少一部分与所述照射光学系统内的所述能量射束的路径的至少一部分及所述照射光学系统内的所述第一物体光的路径的至少一部分各自不同。
[附注15]
根据附注12至14中任一项所述的加工系统，还包括：
照射装置，经由所述照射光学系统来对所述物体照射测量光。
[附注16]
根据附注15所述的加工系统，其中
所述照射光学系统内的所述测量光的路径的至少一部分与所述照射光学系统内的所述能量射束的路径的至少一部分不同。
[附注17]
根据附注15或16所述的加工系统，其中
所述物体光包含来自被照射有所述测量光的所述物体的光。
[附注18]
根据附注15至17中任一项所述的加工系统，其中
所述物体光包含来自所述物体的所述测量光的反射光、散射光以及透射光中的至少一种。
[附注19]
根据附注15至18中任一项所述的加工系统，还包括：
位置变更装置，变更所述物体上的所述测量光的照射位置。
[附注20]
根据附注19所述的加工系统，其中
所述位置变更装置变更所述测量光的照射位置，以将所述测量光照射至所述物体上已被照射有所述能量射束的第一位置、所述物体上当前照射有所述能量射束的第二位置、与所述物体上将来要被照射所述能量射束的预定的第三位置中的至少一个位置。
[附注21]
根据附注20所述的加工系统，还包括：
导光光学系统，在所述测量光被照射至所述第一位置的期间的至少一部分，将来自所述第一位置的所述物体光导向所述检测装置，在所述测量光被照射至所述第二位置的期间的至少一部分，将来自所述第二位置的所述物体光导向所述检测装置，且在所述测量光被照射至所述第三位置的期间的至少一部分，将来自所述第三位置的所述物体光导向所述检测装置。
[附注22]
根据附注15至21中任一项所述的加工系统，其中
所述测量光为第一测量光，
所述照射装置为第一照射装置，
所述加工系统还包括第二照射装置，所述第二照射装置经由所述照射光学系统来对所述物体照射与所述第一测量光不同的第二测量光。
[附注23]
根据附注22所述的加工系统，其中
所述照射光学系统内的所述第二测量光的路径的至少一部分与所述照射光学系统内的所述能量射束的路径的至少一部分及所述照射光学系统内的所述第一测量光的路径的至少一部分各自不同。
[附注24]
根据附注22或23所述的加工系统，其中
所述物体光为第一物体光，
所述检测装置为第一检测装置，
所述加工系统还包括第二检测装置，所述第二检测装置经由所述照射光学系统对包含来自所述物体的光且与所述第一物体光不同的第二物体光进行检测，
所述第一物体光包含来自被照射有所述第一测量光的所述物体的光，
所述第二物体光包含来自被照射有所述第二测量光的所述物体的光。
[附注25]
根据附注24所述的加工系统，其中
所述第一物体光包含来自所述物体的所述第一测量光的反射光、散射光以及透射光中的至少一种，
所述第二物体光包含来自所述物体的所述第二测量光的反射光、散射光以及透射光中的至少一种。
[附注26]
一种加工系统，使用多个能量射束来加工物体，所述加工系统包括：
多个射束源，分别射出所述多个能量射束
照射光学系统，将来自所述多个射束源的所述多个能量射束照射至所述物体；以及
控制装置，通过对所述多个射束源分别进行控制，从而各别地变更所述多个能量射束的特性。
[附注27]
根据附注26所述的加工系统，其中
所述控制装置对所述多个射束源分别进行控制，以使所述多个能量射束中的第一能量射束的特性、与所述多个能量射束中的跟所述第一能量射束不同的第二能量射束的特性不同。
[附注28]
根据附注26或27所述的加工系统，还包括：
移动装置，使所述多个能量射束的照射位置相对于所述物体而相对地移动，
所述控制装置基于与所述多个能量射束的照射位置的移动相关的移动信息，来对所述多个射束源分别进行控制。
[附注29]
根据附注28所述的加工系统，其中
所述移动信息包含与所述多个能量射束的照射位置的移动方向相关的信息。
[附注30]
根据附注29所述的加工系统，其中
所述能量射束的特性包含所述能量射束的强度，
所述控制装置对所述多个射束源分别进行控制，以使所述多个能量射束中的第一能量射束的强度变得小于所述多个能量射束中的跟所述第一能量射束不同的第二能量射束的强度，
所述物体上的所述第一能量射束的照射位置比起所述物体上的所述第二能量射束的照射位置而位于所述移动方向上的后方侧。
[附注31]
根据附注30所述的加工系统，其中
所述控制装置对所述多个射束源分别进行控制，以使所述第二能量射束的强度变为零。
[附注32]
根据附注29至31中任一项所述的加工系统，其中
所述控制装置对所述多个射束源分别进行控制，以使所述多个能量射束中的第一能量射束成为脉冲射束，且所述多个能量射束中的跟所述第一能量射束不同的第二能量射束成为连续射束，
所述物体上的所述第一能量射束的照射位置比起所述物体上的所述第二能量射束的照射位置而位于所述移动方向上的后方侧。
[附注33]
根据附注26至32中任一项所述的加工系统，其中
所述控制装置基于与所述物体相关的物体信息来对所述多个射束源分别进行控制。
[附注34]
根据附注33所述的加工系统，其中
所述物体信息包含与所述物体的形状相关的信息。
[附注35]
根据附注34所述的加工系统，其中
所述照射光学系统将所述多个能量射束中的第三能量射束照射至所述物体的第一部分，
所述控制装置对所述多个射束源分别进行控制，以使所述多个能量射束中的、在从所述照射光学系统直到所述第一部分为止的路径上存在所述物体的第二部分的第四能量射束的强度成为规定强度以下。
[附注36]
根据附注35所述的加工系统，其中
所述规定强度是无法对所述物体进行加工的所述能量射束的强度或零。
[附注37]
根据附注26至36中任一项所述的加工系统，其中
在与所述照射光学系统的光轴交叉的规定面内，所述多个能量射束中的至少两个通过相对于所述光轴为对称的区域。
[附注38]
根据附注26至37中任一项所述的加工系统，其中
在与所述照射光学系统的光轴交叉的规定面内，所述多个能量射束中的至少两个通过相对于所述光轴为非对称的区域。
[附注39]
根据附注26至38中任一项所述的加工系统，其中
所述多个能量射束包含第一能量射束、第二能量射束、第三能量射束以及第四能量射束，
在与所述照射光学系统的光轴交叉的规定面内，所述第一能量射束与所述第二能量射束通过在沿着所述规定面的第一方向上包夹所述光轴的位置，
在所述规定面内，所述第三能量射束与所述第四能量射束通过在沿着所述规定面且与所述第一方向交叉的第二方向上包夹所述光轴的位置。
[附注40]
根据附注26至39中任一项所述的加工系统，其中
在与所述照射光学系统的光轴交叉的规定面内，所述多个能量射束形成环带状的射束形状。
[附注41]
根据附注26至40中任一项所述的加工系统，其中
所述加工系统通过将所述多个能量射束照射至所述物体而在所述物体上形成熔融池，
所述加工系统还包括气体供给装置，所述气体供给装置经由配置在从所述熔融池隔开的位置的供给口而朝向所述熔融池供给气体，
对从包含将所述熔融池与所述供给口相连的线的直线沿着与所述直线交叉的方向隔开的位置照射所述多个能量射束。
[附注42]
根据附注26至41中任一项所述的加工系统，其中
所述加工系统通过将所述多个能量射束照射至所述物体而在所述物体上形成熔融池，
所述加工系统还包括回收装置，所述回收装置经由配置在从所述熔融池隔开的位置的回收口来回收因所述多个能量射束的照射而产生的物质，
对从包含将所述熔融池与所述回收口相连的线的直线沿着与所述直线交叉的方向隔开的位置照射所述多个能量射束。
[附注43]
根据附注12至42中任一项所述的加工系统，还包括：
间隔壁构件，规定来自所述照射光学系统的所述能量射束可传播的空间。
[附注44]
根据附注43所述的加工系统，还包括：
气体供给装置，对所述空间供给气体。
[附注45]
根据附注44所述的加工系统，还包括：
材料供给装置，从供给口供给材料，
被供给至所述空间的气体经由所述间隔壁构件中的、形成在所述供给口附近的排出口而从所述空间排出。
所述的各实施方式的构成要件的至少一部分能够与所述的各实施方式的构成要件的至少另一部分适当组合。也可不使用所述的各实施方式的构成要件中的一部分。而且，在法律允许的范围内，援引在所述的各实施方式中所引用的所有公开公报以及美国专利公开作为本文记载的一部分。
本发明并不限于所述的实施例，可在不违背能够从权利要求以及说明书整体读取的发明的主旨或思想的范围适当变更，伴随此种变更的加工系统也包含在本发明的技术思想中。
符号的说明
SYS：加工系统
1：材料供给源
2：加工光源
3：加工装置
31：加工头
311：照射光学系统
3111：聚光光学系统
32：头驱动系统
4：载台装置
41：载台
42：载台驱动系统
6：控制装置
W：工件
M：造形材料
SL：结构层
MS：造形面
EL：加工光

Claims (53)

1.一种加工系统，使用能量射束来加工物体，所述加工系统包括：
照射光学系统，具有聚光光学系统，将入射至所述聚光光学系统的光瞳面的能量射束予以聚光而照射至所述物体；以及
检测装置，经由所述聚光光学系统来检测包含来自所述物体的光的物体光，
所述聚光光学系统内的所述物体光的路径的至少一部分与所述聚光光学系统内的所述能量射束的路径的至少一部分不同。
2.根据权利要求1所述的加工系统，其中
所述聚光光学系统内的所述物体光的所述路径与所述聚光光学系统内的所述能量射束的所述路径不重叠。
3.根据权利要求1或2所述的加工系统，其中
所述能量射束在所述光瞳面上所通过的区域与所述物体光在所述光瞳面上所通过的区域不同。
4.根据权利要求3所述的加工系统，其中
在所述光瞳面上，所述能量射束所通过的所述区域与所述物体光所通过的所述区域不重叠。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的加工系统，其中
所述聚光光学系统从不同的方向对所述物体照射多个能量射束。
6.根据权利要求5所述的加工系统，其中
所述多个能量射束是在以所述聚光光学系统的光轴为中心的旋转方向上从不同的位置照射至所述物体。
7.根据权利要求5或6所述的加工系统，其中
所述多个能量射束中的第一能量射束与所述聚光光学系统的光轴所成的第一角度、与所述多个能量射束中的第二能量射束与所述光轴所成的第二角度互不相同。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的加工系统，其中
所述检测装置接收在所述物体与所述聚光光学系统之间在跟所述多个能量射束所通过的光路不同的光路上行进的所述物体光。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的加工系统，其中
所述检测装置还包括经由所述聚光光学系统来对所述物体照射照明光的照明装置。
10.根据权利要求9所述的加工系统，其中
所述照明光所照射的所述物体上的区域包含所述能量射束所照射的所述物体上的区域。
11.根据权利要求9或10所述的加工系统，其中
所述物体光包含经由了所述物体的所述照明光。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的加工系统，其中
所述物体光包含通过所述能量射束向所述物体的照射而产生的光。
13.根据权利要求12所述的加工系统，其中
通过来自所述聚光光学系统的所述能量射束而在所述物体上形成熔融池，
所述物体光包含来自所述熔融池的光。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的加工系统，其中
所述检测装置包含拍摄装置。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的加工系统，其中
所述能量射束的波长与所述物体光的波长不同。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的加工系统，其中
所述能量射束的波段的至少一部分与所述物体光的波段的至少一部分重叠。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的加工系统，其中
所述检测装置包括：送光部，经由所述聚光光学系统来对所述物体发送测量光；以及受光部，经由所述聚光光学系统来接收经由了所述物体的所述测量光以作为所述物体光的至少一部分。
18.根据权利要求17所述的加工系统，其中
所述测量光所照射的所述物体上的区域包含所述能量射束所照射的所述物体上的区域。
19.根据权利要求17或18所述的加工系统，其中
经由了所述物体的所述测量光包含来自所述物体的散射光。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的加工系统，包括：
材料供给装置，通过形成于构成所述聚光光学系统的末尾光学构件的开口，朝向所述物体上的所述能量射束所照射的位置供给材料。
21.根据权利要求20所述的加工系统，其中
所述材料供给装置的至少一部分是沿着所述聚光光学系统的光轴而配置。
22.根据权利要求20或21所述的加工系统，包括：
气体供给装置，对所述聚光光学系统的所述光学构件之间的空间供给气体，
所述聚光光学系统包括包含所述末尾光学构件的多个光学构件，
所述气体的至少一部分通过所述开口而供给至所述末尾光学构件的射出面侧的空间。
23.根据权利要求22所述的加工系统，包括：
气体引导构件，将来自所述开口的所述气体导向所述物体。
24.根据权利要求23所述的加工系统，其中
所述气体引导构件包围所述材料供给装置的至少一部分。
25.一种加工系统，使用能量射束来加工物体，所述加工系统包括：
照射光学系统，将多个能量射束作为所述能量射束而照射至所述物体；以及
射束特性变更装置，各别地变更所述多个能量射束中的至少一个的特性。
26.根据权利要求25所述的加工系统，其中
所述射束特性变更装置分别变更所述多个能量射束的特性。
27.根据权利要求25或26所述的加工系统，其中
所述射束特性变更装置将所述多个能量射束中的一个能量射束的特性变更为，与跟所述一个能量射束不同的其他能量射束的特性不同。
28.一种加工系统，使用能量射束来加工物体，所述加工系统包括：
照射光学系统，将多个能量射束作为所述能量射束而照射至所述物体；以及
射束特性变更装置，变更所述多个能量射束中的至少一个的特性，
所述多个能量射束中的第一能量射束的特性与所述多个能量射束中的第二能量射束的特性不同。
29.根据权利要求25至28中任一项所述的加工系统，其中
所述射束特性变更装置基于所述物体的形状来变更所述至少一个能量射束的特性。
30.根据权利要求25至29中任一项所述的加工系统，包括：
移动装置，使所述物体与所述能量射束的照射位置中的至少一者移动，
所述射束特性变更装置根据基于所述移动装置的移动方向来变更所述至少一个能量射束的特性。
31.根据权利要求25至30中任一项所述的加工系统，其中
所述射束特性变更装置变更所述特性，以变更能量射束在所述物体的表面上的分布。
32.一种加工系统，使用能量射束来加工物体，所述加工系统包括：
照射光学系统，将多个能量射束作为所述能量射束而照射至所述物体；以及
射束特性变更装置，变更所述多个能量射束中的至少一个的特性，
所述射束特性变更装置能够将所述多个能量射束中的第一能量射束的特性设定为与所述多个能量射束中的第二能量射束的特性不同。
33.一种加工系统，使用能量射束来加工物体，所述加工系统包括：
照射光学系统，将多个能量射束作为所述能量射束而照射至所述物体；以及
射束特性设定装置，能够将所述多个能量射束中的第一能量射束的特性设定为与所述多个能量射束中的第二能量射束的特性不同。
34.根据权利要求25至33中任一项所述的加工系统，其中
所述多个能量射束重叠的面偏离所述物体的所述表面。
35.根据权利要求25至34中任一项所述的加工系统，还包括：
距离变更装置，变更所述多个能量射束重叠的面与所述物体的表面的距离。
36.根据权利要求25至35中任一项所述的加工系统，其中
所述照射光学系统利用所述多个能量射束在所述物体上形成熔融池，
变更所述至少一个能量射束的分布，以变更所述熔融池的形成状态。
37.根据权利要求36所述的加工系统，其中
所述熔融池的形成状态包含所述熔融池的温度分布。
38.根据权利要求36或37所述的加工系统，包括：
检测装置，接收来自所述熔融池的光，
基于所述检测装置的检测结果来变更所述至少一个能量射束的特性。
39.根据权利要求25至38中任一项所述的加工系统，其中
所述能量射束的特性包含所述能量射束的强度。
40.根据权利要求25至39中任一项所述的加工系统，其中
所述能量射束的特性包含所述能量射束在所述物体的所述表面上的强度分布。
41.一种加工系统，使用能量射束来加工物体，所述加工系统包括：
照射光学系统，将多个能量射束作为所述能量射束而照射至所述物体；以及
距离变更装置，变更所述多个能量射束重叠的面与所述物体的表面的距离，以变更所述能量射束在所述物体的所述表面上的分布。
42.根据权利要求41所述的加工系统，其中
所述照射光学系统包含对所述多个能量射束进行聚光的聚光光学系统，
所述重叠的面位于所述聚光光学系统的后侧焦点位置。
43.根据权利要求41或42所述的加工系统，还包括：
射束特性变更装置，变更所述多个能量射束的特性中的至少一个的特性。
44.根据权利要求43所述的加工系统，其中
所述射束特性变更装置分别变更所述多个能量射束的特性。
45.根据权利要求41至44中任一项所述的加工系统，其中
所述能量射束的特性包含所述能量射束的强度。
46.根据权利要求41至45中任一项所述的加工系统，其中
所述材料供给装置从与所述物体的表面交叉的材料供给方向供给所述材料，
所述材料供给方向是由所述距离变更装置变更所述距离的方向。
47.根据权利要求41至46中任一项所述的加工系统，其中
所述距离变更装置根据所述物体的形状来变更所述距离。
48.根据权利要求41至47中任一项所述的加工系统，其中
所述照射光学系统利用所述多个能量射束在所述物体上形成熔融池，
所述距离变更装置变更所述距离，以变更所述熔融池的形成状态。
49.根据权利要求48所述的加工系统，包括：
检测装置，接收来自所述熔融池的光，
所述距离变更装置基于所述检测装置的检测结果来变更所述距离。
50.根据权利要求41至49中任一项所述的加工系统，包括：
移动装置，使所述物体与所述能量射束的照射位置中的至少一者移动，
所述距离变更装置根据基于所述移动装置的移动方向来变更所述距离。
51.根据权利要求41至50中任一项所述的加工系统，其中
所述能量射束的分布包含所述能量射束在所述物体的所述表面上的强度分布。
52.根据权利要求1至51中任一项所述的加工系统，其中
对所述物体进行增材加工。
53.根据权利要求1至52中任一项所述的加工系统，其中
进行所述物体的去除加工。
CN202080100025.2A 2020-04-22 2020-04-22 加工系统 Pending CN115427187A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/017292 WO2021214899A1 (ja) 2020-04-22 2020-04-22 加工システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115427187A true CN115427187A (zh) 2022-12-02

Family

ID=78270563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080100025.2A Pending CN115427187A (zh) 2020-04-22 2020-04-22 加工系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230158607A1 (zh)
EP (1) EP4140633A4 (zh)
JP (1) JPWO2021214899A1 (zh)
CN (1) CN115427187A (zh)
WO (1) WO2021214899A1 (zh)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5763853A (en) * 1994-04-20 1998-06-09 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Laser processing apparatus, laser processing method and dam bar processing method
JP4395217B2 (ja) * 1999-05-17 2010-01-06 株式会社アマダエンジニアリングセンター レーザ溶接用複合ヘッド
EP1396556A1 (en) * 2002-09-06 2004-03-10 ALSTOM (Switzerland) Ltd Method for controlling the microstructure of a laser metal formed hard layer
JP4615238B2 (ja) * 2004-03-30 2011-01-19 株式会社ブイ・テクノロジー レーザ加工装置
US8674257B2 (en) * 2008-02-11 2014-03-18 Applied Materials, Inc. Automatic focus and emissivity measurements for a substrate system
JP6244017B2 (ja) 2014-04-23 2017-12-06 国立研究開発法人科学技術振興機構 ブレード複合型開放流路装置およびその接合体
JP6218770B2 (ja) * 2014-06-23 2017-10-25 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
US11865637B2 (en) * 2016-03-31 2024-01-09 Muratani Machine Inc. Laser machining apparatus and laser machining method
JP6801312B2 (ja) * 2016-09-07 2020-12-16 村田機械株式会社 レーザ加工機、及びレーザ加工方法
JP6809952B2 (ja) * 2017-03-23 2021-01-06 住友重機械工業株式会社 レーザ加工装置
EP3610971A4 (en) * 2017-03-31 2021-02-17 Nikon Corporation PROCESSING METHOD AND PROCESSING SYSTEM
US11135772B2 (en) 2017-05-16 2021-10-05 Dmg Mori Co., Ltd. Additive-manufacturing head and manufacturing machine

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2021214899A1 (zh) 2021-10-28
EP4140633A1 (en) 2023-03-01
WO2021214899A1 (ja) 2021-10-28
EP4140633A4 (en) 2024-01-10
US20230158607A1 (en) 2023-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7380769B2 (ja) 処理装置及び処理方法、加工方法、並びに、造形装置及び造形方法
CN111465466A (zh) 处理装置及方法，标记、造型方法，电脑程序及记录媒体
EP4295989A1 (en) Processing system
WO2021149683A1 (ja) 加工システム
CN111655455A (zh) 处理装置、处理方法、计算机程序、记录媒体及控制装置
WO2022018853A1 (ja) 加工システム
CN115427187A (zh) 加工系统
JP7468614B2 (ja) 加工システム
WO2022157914A1 (ja) 加工方法
JP7416246B2 (ja) 加工システム及び光学装置
JP7400803B2 (ja) 加工システム及び加工方法
WO2021019644A1 (ja) 加工システム、加工方法、制御装置、コンピュータプログラム、記録媒体及び加工装置
WO2023042341A1 (ja) 造形システム
WO2022107238A1 (ja) 撮像ヘッド、制御システム及び加工システム
WO2020194444A1 (ja) 加工システム
CN113939394A (zh) 造型单元
WO2022168268A1 (ja) 加工パス情報生成方法
CN113853272A (zh) 造型系统
EP4282574A1 (en) Formative system
CN117355408A (zh) 造型装置及造型方法
JP7309544B2 (ja) コーティング方法及びコーティング構造
WO2023037541A1 (ja) 加工システム
WO2019216228A1 (ja) 造形システム、及び、造形方法
WO2021064895A1 (ja) 加工システム、制御装置、制御方法及びコンピュータプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination