JP2019157151A - 積層造形装置の造形方法及び積層造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】どのような材料であっても密度が高く良好な物性を備えた積層造形物の製造が可能な積層造形装置の製造方法及び積層造形装置を提供する。【解決手段】造形光ビームの照射によって金属粉末を溶融させた後、固化させて造形物を積層造形する積層造形装置の造形方法であって、ベースプレート２７上の照射範囲Ａｒ１に、所定の軸線に沿って凹設される谷部４３を上面に備えた造形物の第一層１５Ａを準備する第一工程Ｓ１０と、谷部４３に金属粉末を供給する第二工程Ｓ２０と、第二工程Ｓ２０の処理後に、谷部４３に供給された金属粉末に対し、造形光ビームＬ１を照射して溶融させる第三工程Ｓ３０と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、積層造形装置の造形方法及び積層造形装置に関する。

近年、特許文献１に示すように、粉末状の金属をレーザ光の照射によって焼結又は、溶融させて固化させ、一層ずつ層状に積層して立体的な造形物を製造する金属ＡＭ（Additive Manufactuaring）の開発が盛んである。金属ＡＭで使用される金属には、マルエージング鋼，ステンレス鋼（ＳＵＳ），チタン鋼（Ｔｉ），銅（Ｃｕ）及びアルミ（Ａｌ）等があり、中でも、銅やアルミに対する需要が高い。

特開２００３−１２９８６２号公報

しかしながら、銅及びアルミは、通常、金属ＡＭでよく使用される近赤外波長のレーザ光の吸収率が低い。このため、近赤外波長のレーザ光が照射された銅やアルミの温度上昇は遅く、溶融するまでに時間がかかり、ベースとなる部材に溶け込み部を形成しにくい。また、銅及びアルミは、たとえば鉄等と比較して共に熱伝導率が高い。このため、銅及びアルミが、たとえ溶融しても、レーザ光の照射を停止すれば、溶融部の熱は周囲の銅又はアルミに速やかに伝達され、溶融部の温度は大きく低下する。そして、温度が低下することで、溶融部の表面張力が高くなる。上記より、融点近傍では、温度低下に伴い大きくなった表面張力によって、溶融状態の銅及びアルミは、不連続な玉（球）状となり固化してしまう場合がある。

また、たとえ、良好に固化されたビード部が形成できたとしても、新たなビード部を形成するため、従来の方法によって良好に固化されたビード部と大きく重複するようレーザ光を照射すると、すでに形成されたビード部にも熱が伝達される。このとき、すでに形成されたビード部は、良好な溶け込み部を有さないため、再び溶融し、その後、表面張力によって不連続な玉（球）状に固化される虞がある。このため、造形物の密度は低下し、所望の物性が得られない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、どのような材料であっても密度が高く良好な物性を備えた積層造形物の製造が可能な積層造形装置の製造方法及び積層造形装置の提供を目的とする。

（１．積層造形装置の造形方法）
発明に係る積層造形装置の造形方法は、造形光ビームの照射によって金属粉末を溶融させた後、固化させて造形物を積層造形する造形方法である。前記積層造形装置は、前記金属粉末を前記造形光ビームの照射範囲に供給する金属粉末供給装置と、前記照射範囲に供給された前記金属粉末の所定の位置に対し、外気を遮断した状態で前記造形光ビームを照射する造形光ビーム照射装置と、を備える。前記造形方法は、ベースプレート上の前記照射範囲に、所定の軸線に沿って凹設される谷部を上面に備えた前記造形物の第一層を準備する第一工程と、前記谷部に前記金属粉末を供給する第二工程と、前記第二工程後に、前記谷部に供給された前記金属粉末に対し前記造形光ビームを照射して溶融させる第三工程と、を備える。

このように、第一工程において、上面に谷部が凹設される造形物の第一層が準備される。そして、第二工程において、谷部に金属粉末が供給され、第三工程において、谷部の金属粉末に造形光ビームが照射され溶融される。即ち、造形光ビームが照射される谷部の金属粉末は、谷部内で溶融し、谷部内に貯留される。従って、その後、高熱伝導率であるために、谷部内に貯留された溶融金属の温度が外部に伝達されて大きく低下し表面張力が増加しても、溶融金属は玉（球）状になりにくく、固化したのちに高密度な状態が得られる。

（２．積層造形装置）
また、発明に係る造形物の積層造形装置は、造形光ビームの照射によって金属粉末を溶融させた後、固化させて造形物を積層造形する。また、積層造形装置は、前記金属粉末を前記造形光ビームの照射範囲に供給する金属粉末供給装置と、前記照射範囲に供給された前記金属粉末の所定の位置に対し、外気を遮断した状態で前記造形光ビームを照射する造形光ビーム照射装置と、前記金属粉末供給装置及び前記造形光ビーム照射装置を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、ベースプレート上の前記照射範囲に準備される、所定の軸線に沿って凹設される谷部を上面に備えた前記造形物の第一層の前記谷部に対し、前記金属粉末供給装置を制御して前記谷部に前記金属粉末を供給する金属粉末供給制御部と、前記金属粉末供給制御部において前記谷部に前記金属粉末を供給した後に、前記造形光ビーム照射装置を制御して、前記谷部に供給された前記金属粉末に前記造形光ビームを照射して溶融させる造形光ビーム照射制御部と、を備える。このような積層造形装置によって造形物を造形することにより、上記造形方法により造形物を造形したときと同様の効果が得られる。

第一実施形態に係る積層造形装置の概要図である。 金属材料別の近赤外レーザ光の波長と吸収率との関係を示すグラフである。 図１における金属粉末供給装置の上面図である。 レーザヘッドの構成を説明する図である。 照射経路Ｈを説明する図である。 第一実施形態に係る積層造形方法のフローチャート１である。 ビードの斜視図である。 図７をＱ方向から見た図である。 ビードの形状について説明する図である。 第一層に薄膜層１５ｂが供給された状態の図である。 図１０の状態において、谷部に近赤外レーザ光が照射された後の状態を示す図である。 照射経路Ｈが９０度回転された状態の説明図である。 第一実施形態の変形例２に係る積層造形物の積層状態図である。 第一実施形態の変形例３に係る積層造形物の積層状態図である。 第二実施形態に係る積層造形方法のフローチャート２である。 第二実施形態において、ベースプレートの表面に、谷部が形成された状態を示す図である。 第三実施形態に係る積層造形装置の概要図である。

＜１．第一実施形態＞
（１−１．概要）
まず、本発明の第一実施形態に係る積層造形装置１００（図１参照）の概要について説明する。積層造形装置１００は、造形光ビームの照射によって、照射範囲に供給された金属粉末を一層ずつ溶融させたのち固化させて造形物を積層造形する装置である。

本実施形態では、造形光ビームとして、安価な近赤外波長のレーザ光を採用するものとして説明する。以降、近赤外波長のレーザ光を近赤外レーザ光Ｌ１と称す。ただし、この態様には限らない。近赤外レーザ光Ｌ１は、あくまで一例であり、造形光ビームとしては、近赤外波長のレーザ光（近赤外レーザ光Ｌ１）に限らず、ＣＯ２レーザ（遠赤外レーザ光）や半導体レーザを採用してもよい。

本実施形態において、造形物の原材料となる金属粉末としては、採用可能な様々な金属材料のうち、一例として、市場において需要が高い銅粉末（Ｃｕ）を適用する。なお、本実施形態では、銅粉末（Ｃｕ）は、造形物の最下層部（ベース部）を構成する平面状で銅製のベースプレート２７の上面に供給されるものとする。銅は、常温時における近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率が、所定の値以下の「低吸収率材料」である。

このとき所定の値以下とは、例えば、３０％以下のことをいうものとし、図２に示す様に、銅に対する近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率は約１０％（つまり、３０％以下）である。このため、従来の積層造形の方法によって、上述した銅粉末（金属粉末）に近赤外レーザ光Ｌ１を照射し溶融させると、近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率が低い分、銅粉末の温度が、融点に到達するまでには時間がかかる。また、このとき、ベースプレート２７（図１参照）も銅製であり、近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率が低いとともに熱容量が大きい。このため、ベースプレート２７は、ベースプレート２７の上面に供給された銅粉末に対して近赤外レーザ光Ｌ１が照射されても、銅粉末と同様に昇温して容易に溶融することはない。

また、銅は、例えば、鉄の熱伝導率（約８０W/m・K）と比較して高い熱伝導率（約４００W/m・K）を有しているとともに、融点（約１０８０℃）も比較的高い金属である。これにより、従来の積層造形の方法によって近赤外レーザ光Ｌ１を銅粉末（金属粉末）に照射した場合、銅粉末の温度が融点まで到達し銅粉末が溶融した後に近赤外レーザ光Ｌ１の照射を停止すると、溶融した銅の熱は、接触するベースプレート２７等の非溶融部を介して外部に流出する。このため、溶融した銅は、溶融状態（液体状態）が維持されたまま短時間で所定量だけ温度低下する。なお、このとき、上述したように、ベースプレート２７に溶け込みは形成されていないので、溶融した銅とベースプレート２７とは完全には接続されていない。

また、このとき、融点近傍における液体状態の金属の表面張力γは、融点温度が高い材料ほど大きくなる傾向があることが知られている（参考文献；日本金属学界会報、第１４巻第８号、小原嗣郎著「複合材料の界面と金属のぬれ性」の図４参照）。従って、溶融状態（液体状態）の銅には、高い融点に応じた比較的大きな表面張力γが発生する。このため、溶融状態（液体状態）が維持された銅は、所定量だけ温度低下したのち、自身が有する大きな表面張力γ（図略）によって不連続でいびつな玉状となり、その後、固化される虞がある。

また、たとえ、溶融状態（液体状態）の銅が、玉状にならずに固化されたとしても、新たな固化部を形成するため、従来の方法によって良好に固化された固化部と大きく重複させてレーザ光を照射すると、すでに形成された固化部にも熱が伝達される。このとき、すでに形成された固化部は、良好な溶け込み部を有さないため、熱が伝達されて再び溶融し、その後、表面張力γによって不連続な玉（球）状に固化される虞がある。

このように、銅は、溶融状態（液体状態）の形態が維持されたまま固化しにくい。換言すると、溶融状態（液体状態）の形態が維持されて形成される連続した線状の固化部が形成されにくい。従って、高密度な積層造形物の製造が困難となる。そこで、発明者は、実験、検討を行ない、上記のような特性を有する銅粉末（金属粉末）を積層造形物の材料として使用した場合においても、溶融後に冷却し固化させた状態では、不連続でいびつな玉状ではなく、線状で連続的に形成された固化部（ビード）が得られ、延いては、高密度な積層造形物が形成可能な積層造形方法及び積層造形装置について検討し見出したので、以降で説明する。

（１−２．積層造形装置）
まず、本発明に係る積層造形装置１００について説明する。図１は、本発明に係る第一実施形態の積層造形装置１００の概要図である。積層造形装置１００は、チャンバ１０と、金属粉末供給装置２０と、造形光ビーム照射装置３０と、制御装置４５と、を備える。制御装置４５は、金属粉末供給制御部２５と、造形光ビーム照射制御部４９と、造形部７０とを備える。

チャンバ１０は、概ね直方体形状で形成された筐体であり、外気と内気との遮断が可能な容器である。チャンバ１０は、内部の空気を、例えばＨｅ（ヘリウム）、Ｎ_２（窒素）やＡｒ（アルゴン）などの不活性ガスに置換可能な装置を備える（不図示）。なお、チャンバ１０は、内部を不活性ガスに置換するのではなく、真空近傍まで内部の空気を吸引し減圧可能な構成としてもよい。

金属粉末供給装置２０は、チャンバ１０の内部に設けられる。金属粉末供給装置２０は、制御装置４５の金属粉末供給制御部２５によって制御され、積層造形物の原材料となる金属粉末１５を近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビームに相当）の照射範囲Ａｒ１（図３参照）に供給する。金属粉末１５は、上述した様に、銅（Ｃｕ）の粉末である。

図１、図３に示すように、金属粉末供給装置２０は、造形用容器２１と、粉末収納容器２２とを備える。図１に示すように、造形用容器２１内には、造形物昇降テーブル２３が設けられる。造形物昇降テーブル２３上には、銅製のベースプレート２７が配置される。そして、金属粉末供給装置２０が、ベースプレート２７上の照射範囲Ａｒ１に、後述する造形物の第一層１５Ａの基となる金属粉末１５（Ｃｕ）の薄膜層１５ａを供給する。そして、造形光ビーム照射制御部４９が、薄膜層１５ａに対し、近赤外レーザ光Ｌ１を予め設定された照射パターンに基づき照射して第一層１５Ａが形成（準備）される。

なお、照射範囲Ａｒ１への薄膜層１５ａの供給方法、及び第一層１５Ａを形成するための薄膜層１５ａに対する近赤外レーザ光Ｌ１の照射パターン等については、後に詳しく述べるため、ここでは簡単に述べるのみとする。また、ベースプレート２７の下方、すなわち近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が照射される側の反対側には、ヒータ２８が設けられる。ヒータ２８は、制御装置４５と接続され、制御装置４５の制御によって、第一層１５Ａが形成される以前に、ベースプレート２７を介して、薄膜層１５ａを加熱（予備加熱）する。ヒータ２８により、薄膜層１５ａは、例えば、約４００℃に加熱される。ヒータ２８はどのような形式のものであってもよい。

また、図示しないが、ヒータ２８は、近赤外レーザ光Ｌ１が照射される側に配置して薄膜層１５ａを加熱してもよい。また、ヒータ２８は設けず、造形物の形成に関係のない薄膜層１５ａの各部分に近赤外レーザ光Ｌ１を照射して薄膜層１５ａ全体を加熱してもよい。このとき、近赤外レーザ光Ｌ１の照射出力は、薄膜層１５ａの銅粉末が溶融しない程度の低い出力とすればよい。

照射範囲Ａｒ１に第一層１５Ａが形成されると、金属粉末供給装置２０は、制御装置４５の金属粉末供給制御部２５によって制御され、造形物昇降テーブル２３が下方に移動される。そして、金属粉末供給装置２０が作動され、第一層１５Ａ(１回目)上に金属粉末１５（Ｃｕ）の薄膜層１５ｂが後述する所定の厚さｈで供給される。その後、再び近赤外レーザ光Ｌ１の薄膜層１５ｂへの照射によって薄膜層１５ｂの一部が溶融され、固化されて第二層１５Ｂが形成される。なお、照射範囲Ａｒ１への薄膜層１５ｂの供給方法、及び第二層１５Ｂを形成するための薄膜層１５ｂに対する近赤外レーザ光Ｌ１の照射パターン等については、後に詳しく述べるため、ここでは簡単に述べるのみとする。

第二層１５Ｂが形成されると、金属粉末供給装置２０は、金属粉末供給制御部２５によって制御され、造形物昇降テーブル２３が所定量だけ下方に移動される。そして、上記と同様に、造形物昇降テーブル２３上における第二層１５Ｂ上に金属粉末１５（薄膜層１５ａ）が供給される。その後、再び近赤外レーザ光Ｌ１が薄膜層１５ａ上に照射されることによって薄膜層１５ａの所定の位置が溶融され、固化されて第一層１５Ａ（２回目）が再び形成される。ただし、このとき、第一層１５Ａ（１回目）と第一層１５Ａ（２回目）とでは、配置される向きが任意の角度分だけ異なっているが、これについては後に詳細に説明する。その後、再び第二層１５Ｂを第一層１５Ａ（２回目）の上方で形成する。このような作業の繰り返しによって、上方に延在する所望の積層造形物が積層される。

粉末収納容器２２は、フィードテーブル２４上に金属粉末１５が収容され、フィードテーブル２４が上方に移動されることにより、金属粉末１５が所定量、上方に突出し供給される。なお、造形物昇降テーブル２３、フィードテーブル２４には、それぞれ支持軸２３ａ、２４ａが取り付けられる。支持軸２３ａ、２４ａは、制御装置４５に制御される駆動装置（図略）に接続され、駆動装置の作動によって上下に移動される。

また、金属粉末供給装置２０には、造形用容器２１、及び粉末収納容器２２の開口の全領域にわたって移動するリコータ２６が設けられる。リコータ２６は、図１、図２の右から左に向かって移動される。これにより、フィードテーブル２４の上昇により供給された金属粉末１５が造形物昇降テーブル２３上に運搬され、造形物昇降テーブル２３上に薄膜層１５ａ，１５ｂが形成される。このとき、薄膜層１５ａ，１５ｂの厚さは、造形物昇降テーブル２３の下降量で決まる。本実施形態では、薄膜層１５ａ，１５ｂの厚さは、第一層１５Ａ及び第二層１５Ｂに対応してそれぞれ設定される。詳細については、後述する。

造形光ビーム照射装置３０は、金属粉末供給装置２０によってチャンバ１０内の照射範囲Ａｒ１（図１，図２参照）に供給された金属粉末１５の薄膜層１５ａ，１５ｂの表面における所定の位置に対し、外気を遮断した状態で近赤外レーザ光Ｌ１を照射する装置である。造形光ビーム照射装置３０は、制御装置４５の造形光ビーム照射制御部４９によって制御される。図１に示すように、造形光ビーム照射装置３０は、レーザ発振器３１、及びレーザヘッド３２を備える。また、レーザ発振器３１は、レーザ発振器３１から発振された近赤外レーザ光Ｌ１をレーザヘッド３２に伝送する光ファイバ３５を備える。

レーザ発振器３１は、波長が予め設定された所定の赤外波長となるよう発振させて連続波ＣＷのレーザ光である近赤外レーザ光Ｌ１を生成する。具体的には、近赤外レーザ光Ｌ１として、ＨｏＹＡＧ（波長：約１．５μｍ），ＹＶＯ（イットリウム・バナデイト、波長：約１．０６μｍ），Ｙｂ（イッテルビウム、波長：約１．０９μｍ）などが採用可能である。これにより、レーザ発振器３１を安価に製作できるとともに、運用時においても消費エネルギーは小さく安価である。

図１に示すように、レーザヘッド３２は、チャンバ１０内の薄膜層１５ａの表面から所定の距離を隔てて配置される。図４に示すように、レーザヘッド３２は、コリメートレンズ３３、ミラー３４、ガルバノスキャナ３６、及びｆθレンズ３８を備える。コリメートレンズ３３、ミラー３４、ガルバノスキャナ３６、及びｆθレンズ３８は、レーザヘッド３２の筐体内に配置される。コリメートレンズ３３は、光ファイバ３５から照射された近赤外レーザ光Ｌ１をコリメートして平行光に変換する。

ミラー３４は、コリメートされた近赤外レーザ光Ｌ１が、ガルバノスキャナ３６に入射するよう近赤外レーザ光Ｌ１の進行方向を変換する。本実施形態において、ミラー３４は、近赤外レーザ光Ｌ１の進行方向を９０度変換する。

ガルバノスキャナ３６は、近赤外レーザ光Ｌ１の進行方向を変更し、近赤外レーザ光Ｌ１を、ｆθレンズ３８を介して、薄膜層１５ａ，１５ｂの表面の所定の位置に照射する。つまり、レーザヘッド３２は、ガルバノスキャナ３６によって、レーザ発振器３１から発振された近赤外レーザ光Ｌ１の照射角度を自在に変更可能である。

ガルバノスキャナ３６には、例えば、直交する２方向に首ふり運動の可能な一対の可動ミラー（図示しない）を含む周知のスキャナが用いられる。ｆθレンズ３８は、ガルバノスキャナ３６から入射された平行な近赤外レーザ光Ｌ１を集光するレンズである。また、レーザヘッド３２から照射された近赤外レーザ光Ｌ１は、チャンバ１０の上面に設けられる透明なガラス又は樹脂を通してチャンバ１０内に照射される。なお、上記において、使用した近赤外レーザ光Ｌ１は、ＹＡＧレーザによるものである。

造形部７０は、造形光ビーム照射制御部４９を介して、造形光ビーム照射装置３０の作動を制御する。薄膜層１５ａにおいて、造形部７０は、造形光ビーム照射装置３０を作動させ、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を、照射範囲Ａｒ１に供給された薄膜層１５ａの表面に設定される照射経路Ｈ（図５参照）に沿って照射する。照射経路Ｈについては、後に詳述する。

（１−３．積層造形方法）
次に、本発明に係る積層造形方法について、図６のフローチャート１に基づき説明する。造形方法は、積層造形装置１００を用い、近赤外レーザ光Ｌ１の照射によって薄膜層１５ａ，１５ｂの一部を溶融させた後、固化させて積層し造形物を形成する方法である。造形方法は、第一工程Ｓ１０，第二工程Ｓ２０，及び第三工程Ｓ３０を備える。

第一工程Ｓ１０は、ベースプレート２７上の照射範囲Ａｒ１（図３参照）に、後述する照射経路Ｈ（所定の軸線）に沿って凹設される谷部４３を上面に備えた造形物の第一層１５Ａを準備する工程である。

第二工程Ｓ２０は、谷部４３に銅粉末（金属粉末）を供給する工程である。第三工程Ｓ３０は、第二工程Ｓ２０の実施後に、谷部４３に供給された銅粉末１５（金属粉末）に対し近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射して溶融及び固化させる工程である。また、第一工程Ｓ１０は、第一供給工程Ｓ１１と、第一レーザ照射工程Ｓ１２と、第二レーザ照射工程Ｓ１３と、を備える。各工程Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３については、下記フローチャート内で詳細に説明する。

まず、準備段階について説明する。はじめに、粉末収納容器２２内に、金属粉末１５を投入する。次に、積層造形装置１００のチャンバ１０内の空気を、図略のガス置換装置によって、例えばＮ_２ガスに置換する。

そして、事前工程Ｓ１では、造形物昇降テーブル２３上にベースプレート２７が載置される。このとき、図１に示すように、ベースプレート２７の上面が、造形用容器２１の上面から第一層１５Ａの厚さ分だけ下方に位置するよう、造形物昇降テーブル２３の高さが金属粉末供給制御部２５（制御装置４５）によって制御される。上述したように、ベースプレート２７は、銅（Ｃｕ）によって形成された板部材である。また、ベースプレート２７は、ベースプレート２７上に造形物（積層造形物）が形成された後、機械加工によって切り離される基部材である。

そして、ベースプレート２７と造形物昇降テーブル２３の上面との間には、ヒータ２８が設けられている。ヒータ２８は、制御装置４５に制御され、ベースプレート２７を加熱する。これにより、ベースプレート２７の上面が約４００℃に維持される。

（１−３−１．第一工程）
次に、第一供給工程Ｓ１１（第一工程Ｓ１０）では、ベースプレート２７上の照射範囲Ａｒ１に銅粉末（金属粉末）が供給される。このため、まず、金属粉末供給制御部２５が、金属粉末供給装置２０を作動し、金属粉末１５を載せたフィードテーブル２４を上昇させて、粉末収納容器２２の上面から所定量、突出させる（図略）。

そして、リコータ２６を、図１における右から左に向かって移動させ、図１に示すように、粉末収納容器２２から造形用容器２１に銅粉末１５（金属粉末）を供給し、ベースプレート２７上に厚さαの銅粉末の薄膜層１５ａを形成する。そして、薄膜層１５ａは、ベースプレート２７を介してヒータ２８に、例えば、約４００℃で加熱される。

第一レーザ照射工程Ｓ１２（第一工程Ｓ１０）では、造形部７０が造形光ビーム照射装置３０を制御して近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を、図５に示すように、ベースプレート２７上の照射範囲Ａｒ１に供給された薄膜層１５ａの表面に設定される照射経路ＨのＨ１に沿って照射する。

これにより、薄膜層１５ａの銅粉末を加熱して溶融させた後、固化させ、所定の軸線方向に線状に延在し且つ所定の軸線と交差する断面が山状となる第一ビード４１（図７，図８の左側）を形成する。なお、このとき、第一ビード４１は、ヒータ２８により約４００℃に加熱されていることで、より安定して形成できる。後述する第二ビード４２も同様である。このとき、第一ビード４１が形成された以外の部分には、銅粉末１５が残留している。

また、図５に示すように、上述した照射経路Ｈは、それぞれ平行な照射経路Ｈ１，Ｈ２・・Ｈｎによって構成される。照射経路Ｈ１，Ｈ２・・Ｈｎは、それぞれ所定の軸線に相当する。また、本実施形態においては、説明の都合上、Ｈｎは、Ｈ３として説明する。また、本実施形態において、薄膜層１５ａの表面に照射される近赤外レーザ光Ｌ１のスポット径φｄ（図略）は、例えば、φ８０μｍ〜１００μｍ程度とする。ただし、これはあくまで一例であって、スポット径φｄは、任意に設定すればよい。

上述したように、第一ビード４１は、所定の軸線方向に線状に延在し且つ所定の軸線と交差する断面が山状（図８参照）となるよう形成される。このように、従来技術においては、通常、下方に向かって凸状に形成されるビード（固化部分）が、本発明では、上方に向かって山状（凸状）に形成される。従来技術とは、この点が大きく異なる。

次に、第二レーザ照射工程Ｓ１３（第一工程Ｓ１０）では、造形部７０が造形光ビーム照射装置３０を制御して近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を、図５に示す薄膜層１５ａ上における照射経路Ｈ２（即ち、先回照射した照射経路Ｈ（Ｈ１）に隣接する照射経路Ｈ（Ｈ２））に沿って照射する。これにより、照射経路Ｈ２における銅粉末１５を加熱し溶融させた後、固化させ、第一ビード４１と所定の距離を有した状態で前述の第二ビード４２を形成する（図７，図８の中央のビード４２（４１）参照）。第二ビード４２（４１）は、照射経路Ｈ２の延在方向（所定の軸線方向）に線状に延在し且つ照射経路Ｈ２（所定の軸線）と交差する断面が山状を呈する。

中央の第二ビード４２の断面形状は、上述した第一ビード４１の断面形状と同様の形状とする。そして、第一ビード４１と第二ビード４２との間の空間で谷部４３（なお、以降の説明においては、説明の都合上、初めに形成した谷部を谷部４３ａとする）を形成する（成立させる）。このとき、第一ビード４１と第二ビード４２とは、図９に示すように根元部において接する程度の距離を有して配置されることが好ましい。ただし、この態様に限らず、図９の二点鎖線に示すように、第一ビード４１及び第二ビード４２の各根元部の幅をＴ１，Ｔ１としたときに、第一ビード４１と第二ビード４２とは、Ｔ１／２だけ重複して配置されても良い。また、第一ビード４１と第二ビード４２とは、根元部において、接触せず離間して配置されてもよい（図略）。

また、第一ビード４１及び第二ビード４２の山状（凸状）の断面形状（図９参照）は、接触角θが９０°以下であることが好ましい。ここで接触角θとは、第一ビード４１（第二ビード４２）とベースプレート２７とが接する点Ｄにおける第一ビード４１（第二ビード４２）の表面に対する接線Ｌ２と、第一ビード４１（第二ビード４２）とベースプレート２７間の境界Ｌ３とのなす角度である。接触角θが９０°以下であることにより、第一ビード４１及び第二ビード４２を安定して形成しやすいとともに、第一ビード４１と第二ビード４２との間で形成される谷部４３（４３ａ，４３ｂ）に銅粉末１５（金属粉末）が高密度で充填し易くなる。

次に、確認工程Ｓ１４では、薄膜層１５ａにおいて形成予定のビードは全て形成したか否かが確認される。上述したように、本実施形態では、照射経路Ｈは、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３である。従って、照射経路Ｈ３においては、まだビードが形成されていない。そこで、Ｎｏに従い、第二レーザ照射工程Ｓ１３に戻る。そして、第二レーザ照射工程Ｓ１３において、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を、薄膜層１５ａ上における照射経路Ｈ３に沿って照射し、第二ビード４２を形成する。

なお、確認工程Ｓ１４以降において、新たなビードを形成する際には、先回、形成した第二ビード４２を第一ビード４１として兼用し、新たに形成するビードを第二ビード４２とする。これにより、第二ビード４２と第一ビード４１（第二ビード４２）との間で、二番目の谷部４３ｂ（谷部４３）が形成され、第一層１５Ａが完成する。そして、全ての造形経路に対しビードが形成されれば、Ｙｅｓに従い、第二工程Ｓ２０に移動する。

（１−３−２．第二工程）
第二工程Ｓ２０では、照射範囲Ａｒ１内にある第一層１５Ａの谷部４３ａ，４３ｂに銅粉末（金属粉末）が供給される。このため、金属粉末供給制御部２５が、金属粉末供給装置２０を作動（上昇）させ、金属粉末１５を載せたフィードテーブル２４を所定量だけ上昇させて粉末収納容器２２の上面から突出させる（図略）。

そして、初期位置に復帰しているリコータ２６を、図１における右から左に向かって移動させて、粉末収納容器２２から造形用容器２１に金属粉末１５を供給し、ベースプレート２７上の第一層１５Ａ上に粉末の薄膜層１５ｂを形成する。このとき、第一層１５Ａが備える第一ビード４１及び第二ビード４２の頂点Ａ１，Ａ２，Ａ３の位置、即ち谷部４３ａ，４３ｂの上端の位置は、粉末収納容器２２の上面に対して若干下方に位置している。

このため、薄膜層１５ｂは、図１０に示す状態となる。つまり、薄膜層１５ｂの高さｈが、谷部４３ａ，４３ｂの深さβより若干大きくなるよう金属粉末１５が供給される（ｈ＞β）。ただし、薄膜層１５ｂの高さｈは、谷部４３ａ，４３ｂの深さβと同じであっても良い（ｈ＝β）。薄膜層１５ｂは、ベースプレート２７及び第一層１５Ａを介してヒータ２８により、約４００℃で加熱される。

（１−３−３．第三工程）
第三レーザ照射工程Ｓ３１（第三工程Ｓ３０）では、造形部７０が造形光ビーム照射装置３０を制御して近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を、薄膜層１５ｂ上における谷部４３（４３ａ）に沿って照射する。これにより、谷部４３ａ内の銅粉末を加熱して溶融させた後、固化させる。このとき、谷部４３ａ内に供給された銅粉末は、谷部４３ａの深さβより高くなるよう供給された。しかし、銅粉末が溶融されることにより銅粉末間の隙間が充填されて見かけ上の容積が減少し、谷部４３ａが溶融された銅により満たされた満充填状態となる（図１１参照）。

また、溶融された銅は、固化する前、谷部４３ａ内に貯留されている。このため、固化する際、表面張力γによって玉状に変形しようとしても、変形は谷部４３ａの内壁に規制されている。このため、固化した銅は不連続でいびつな玉状となることはない。これにより、第一ビード４１及び第二ビード４２と谷部４３ａ内の銅とが一体となる。

次に、確認工程Ｓ３２（第三工程Ｓ３０）では、薄膜層１５ｂにおいて予定した谷部４３への照射は全て終了したか否かが確認される。上述したように、本実施形態では、谷部４３ａと谷部４３ｂに照射することとした。しかし、谷部４３ｂに対しては、まだ照射されていない。そこで、Ｎｏに従い、第三レーザ照射工程Ｓ３１に戻る。

そして、近赤外レーザ光Ｌ１を、薄膜層１５ｂ上における谷部４３ｂに沿って照射し、谷部４３ａ内の銅粉末を加熱して溶融させた後、固化させる。これにより、第一層１５Ａ及び第二層１５Ｂが形成され、第一ビード４１及び第二ビード４２と、谷部４３ａ内の銅及び谷部４３ｂ内の銅が一体化される（図１１参照）。この後、確認工程Ｓ３２において、Ｙｅｓに従い、最終確認工程Ｓ４１に移動する。

最終確認工程Ｓ４１では、予定した第一層１５Ａ及び第二層１５Ｂの形成が終了したか否かが確認される。通常、この後、第一層１５Ａ及び第二層１５Ｂからなる組み層が上方に複数形成されるのであるが、説明の都合上、本実施形態では、あと一層だけ組み層が形成されるものとして説明する。このため、最終確認工程Ｓ４１では、Ｎｏに従い、第一供給工程Ｓ１１（第一工程Ｓ１０）に戻る。

そして、その後、第一供給工程Ｓ１１（第一工程Ｓ１０）から確認工程Ｓ３２（第三工程Ｓ３０）まで順次、処理がされた後、最終確認工程Ｓ４１においてＹｅｓに従い、プログラムを終了する。

なお、上記のように第一工程Ｓ１０から第三工程Ｓ３０までの処理が複数回繰り返し行われる場合、所定の軸線方向に延在する谷部４３（４３ａ，４３ｂ）のうち、先回の処理で形成された谷部４３（４３ａ，４３ｂ）の延在方向と、先回の処理の次の処理で形成された谷部４３（４３ａ，４３ｂ）の延在方向は９０°異なる方向で配置される。

換言すると、第一工程Ｓ１０において形成される第一ビード４１及び第二ビード４２が延在する方向は、第一ビード４１及び第二ビード４２を複数回、積層するたびに９０°異なる方向で配置される（図１２中において実線で示した照射経路Ｈ（Ｈ１〜Ｈ３）参照）。ただし、上記態様に限らず、異なる方向は、９０°ではなく、任意の角度でもよい。また、任意の角度は、一回毎に異なる角度としても良い。これにより、積層造形物（造形物）の強度が相応に向上する。

なお、上記において、第一ビード４１及び第二ビード４２を積層するたびに９０°又は任意の角度だけ延在方向を変更する処理は、フローチャート内で説明していない。しかし、実際の対応方法としては、例えば、第一工程Ｓ１０の前にカウンタを設け、カウンタを通過するたびに１ずつカウンタを繰り上げる。そして、カウンタの数値が奇数の時には、第一ビード４１及び第二ビード４２の延在方向を０度とし、偶数の時には９０度（又は任意の角度）とするよう制御すればよい。ただし、これはあくまで一例であり、どのように制御してもよいのは、言うまでもない。

このように、本実施形態では、第三工程Ｓ３０の処理後、造形物の上方に第一層１５Ａを再び準備（形成）する第一工程Ｓ１０が実行される。そして、第三工程Ｓ３０の処理後に実行された第一工程Ｓ１０以後、第二工程Ｓ２０、及び第三工程Ｓ３０が、造形物が完成するまで順次繰り返し実行される。

（１−４.第一実施形態による効果）
上記第一実施形態の造形方法によれば、ベースプレート２７上の照射範囲Ａｒ１に、所定の軸線に沿って凹設される谷部４３ａ（４３）を上面に備えた造形物の第一層１５Ａを形成（準備）する第一工程Ｓ１０と、谷部４３ａ（４３）に銅粉末（金属粉末）を供給する第二工程Ｓ２０と、第二工程Ｓ２０の処理後に、谷部４３ａ（４３）に供給された銅粉末（金属粉末）に対し近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射して溶融させる第三工程Ｓ３０と、を備える。

このように、第三工程Ｓ３０において、近赤外レーザ光Ｌ１が照射される谷部４３ａ，４３ｂの銅粉末（金属粉末）は、谷部４３ａ，４３ｂ内で溶融し、谷部４３ａ，４３ｂ内に貯留される。従って、その後、高熱伝導率であるために、谷部４３ａ，４３ｂ内に貯留された溶融銅（溶融金属）の温度が外部に伝達されて大きく低下し表面張力γが増加しても、溶融銅（溶融金属）は玉（球）状になりにくく、固化したのちに高密度な造形物が得られる。

また、上記第一実施形態の造形方法によれば、第一工程Ｓ１０では、第一層１５Ａを形成（準備）するため、ベースプレート２７上の照射範囲Ａｒ１に銅粉末（金属粉末）を供給する第一供給工程Ｓ１１と、照射範囲Ａｒ１に供給された銅粉末に対して近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射し銅粉末を溶融させた後、固化させて、照射経路Ｈ１方向（所定の軸線方向）に線状に延在し且つ照射経路Ｈ１（所定の軸線）と交差する断面が山状となる第一ビード４１を形成する第一レーザ照射工程Ｓ１２と、照射範囲Ａｒ１に供給された銅粉末（金属粉末）のうち、第一ビード４１の近傍に配置される銅粉末に対し近赤外レーザ光Ｌ１を照射し銅粉末を溶融させた後、固化させて、第一ビード４１と所定の距離を有した状態で照射経路Ｈ２，Ｈ３方向（所定の軸線方向）に線状に延在し且つ照射経路Ｈ２，Ｈ３（所定の軸線）と交差する断面が山状となるとともに、第一ビード４１との間の空間で谷部４３ａ，４３ｂ（４３）を成立させる第二ビード４２を形成する第二レーザ照射工程Ｓ１３と、を備える。

このように、谷部４３ａ，４３ｂ（４３）を、近赤外レーザ光Ｌ１の照射によって形成される第一ビード４１及び第二ビード４２によって成立させることが出来るため、別工程で、谷部を形成する場合と比較して、簡易且つ低コストで実施できる。

また、上記第一実施形態の造形方法によれば、第三工程Ｓ３０の処理後、造形物の上方に第一層１５Ａを準備する第一工程Ｓ１０が実行され、第三工程Ｓ３０の処理後に実行された第一工程Ｓ１０以後、第二工程Ｓ２０、及び第三工程Ｓ３０が順次繰り返し実行される。これにより、高密度な積層造形物が製造できる。

また、上記第一実施形態の造形方法によれば、第一工程Ｓ１０から第三工程Ｓ３０までの処理が繰り返し行われる場合、先回の処理で形成された谷部４３ａ，４３ｂ（４３）の延在方向と先回の処理の次の処理で形成された谷部４３ａ，４３ｂ（４３）の延在方向は異なる。これにより、配向が異方性を有した造形物が形成でき、強度が向上する。

また、上記第一実施形態の造形方法によれば、第二工程Ｓ２０では、谷部４３ａ，４３ｂ（４３）に供給される銅粉末（金属粉末）は、谷部４３ａ，４３ｂ（４３）の深さβ以上の高さｈとなるよう供給される。これにより、銅粉末が溶融されると、銅粉末間の隙間に溶融した銅が充填され、谷部４３ａ，４３ｂ（４３）の空間を良好に満たすことが出来る。このため、第二層１５Ｂの表面を第一層１５Ａも合わせて平面状に形成できる。

また、上記第一実施形態の造形方法によれば、造形光ビームは、近赤外波長のレーザ光であり、金属粉末は、銅粉末である。銅は、常温状態において近赤外波長のレーザ光（近赤外レーザ光Ｌ１）の吸収率が非常に低い材料である。近赤外波長のレーザ光（近赤外レーザ光Ｌ１）の吸収率が非常に低い材料の場合、従来の方法では、ベースとなる部材に溶け込みをつくるのが難しく、固化する際、表面張力によって玉状になりやすい。しかし、上記第一実施形態の製造方法によれば、そのような材料であっても、簡易且つ良好に積層造形できる。

また、上記第一実施形態の造形方法によれば、第一レーザ照射工程Ｓ１２（Ｓ１０）及び第二レーザ照射工程Ｓ１３（Ｓ１０）において、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射する以前に、照射範囲Ａｒ１に供給された銅粉末（金属粉末）に対し、ヒータ２８による予備加熱を行なう。これにより、第一工程Ｓ１０において、近赤外レーザ光Ｌ１の照射によって、第一ビード４１及び第二ビード４２を形成する際、より安定して形成できる。

＜２．第一実施形態の変形例＞
（２−１.変形例１）
上記第一実施形態では、金属粉末として銅粉末を適用したが、この態様にかぎらず、変形例１（図略）として、金属粉末は、アルミ粉末でも良い。アルミ粉末も銅粉末と同様、常温における近赤外レーザ光Ｌ１の吸収率が低いとともに、熱伝導率が比較的高いため、銅粉末と同様の効果が期待できる。

（２−２.変形例２，３）
また、第一実施形態では、第一工程Ｓ１０から第三工程Ｓ３０までの処理が複数回繰り返し行われる場合、先回の処理で形成された谷部４３（４３ａ，４３ｂ）の延在方向と、先回の処理の次の処理で形成された谷部４３（４３ａ，４３ｂ）の延在方向とは、異なる方向（例えば９０°）で配置された。しかし、この態様には限らず、変形例２，３として、先回の処理で形成された谷部４３（４３ａ，４３ｂ）の延在方向と、先回の処理の次の処理で形成された谷部４３（４３ａ，４３ｂ）の延在方向は同じでもよい。

図１３に示すように、変形例２では、一層目の第一ビード４１及び第二ビード４２の上に、二層目の第一ビード４１及び第二ビード４２を積み重ねて、造形物を形成する。このとき、一層目（下方）及び二層目（上方）は、共に上述したとおり、第一ビード４１及び第二ビード４２を形成したのち、第二工程Ｓ２０において、谷部４３ａ，４３ｂ（４３）に銅粉末１５を供給する。そして、第三工程Ｓ３０において、谷部４３ａ，４３ｂ（４３）の銅粉末１５に近赤外レーザ光Ｌ１を照射し、溶融させた後、固化させて各層を形成する。

また、図１４に示すように、変形例３では、一層目の第一ビード４１と第二ビード４２との間、つまり一層目の谷部４３ａ、４３ｂの上方に、二層目の第一ビード４１及び第二ビード４２を積み重ねて、造形物を形成する。変形例３の場合、第二工程Ｓ２０において、谷部４３ａ，４３ｂ（４３）に銅粉末１５を供給する。そして、その後、第三工程Ｓ３０において、谷部４３ａ，４３ｂ（４３）の銅粉末１５に近赤外レーザ光Ｌ１を照射し、溶融させた後、固化させて、一層目の谷部４３ａ，４３ｂ（４３）への充填、及び二層目の第一ビード４１及び第二ビード４２の形成を同時に行なう。

このように、谷部４３ａ，４３ｂ（４３）への充填と、第一ビード４１及び第二ビード４２の形成とを同時に実施できるので、製造工数が大幅に低減できる。なお、変形例３において、積層における最上層では、第一実施形態と同様、第二工程Ｓ２０において、谷部４３ａ，４３ｂ（４３）に銅粉末１５を供給する。そして、第三工程Ｓ３０において、谷部４３ａ，４３ｂ（４３）の銅粉末１５に近赤外レーザ光Ｌ１を照射し、溶融させた後、固化させて上面が谷部４３ａ，４３ｂ（４３）の上端と面一になるよう形成すればよい。

（２−３.変形例４）
また、第一実施形態では、薄膜層１５ａ，１５ｂは、ベースプレート２７と造形物昇降テーブル２３の上面との間に設けられたヒータ２８により予備加熱された。しかしながら、この態様には限らず、変形例４（図略）として、予備加熱は、それぞれ、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を、各薄膜層１５ａ，１５ｂが備える金属粉末のうち造形物の形成とは無関係の部分に照射し加熱することにより行ってもよい。このとき、近赤外レーザ光Ｌ１の照射出力は、金属粉末が溶融しない程度以下に低下させればよい。これによっても、相応の効果は期待できる。

＜３．第二実施形態＞
次に、第二実施形態の造形方法について図１５のフローチャート２に基づき説明する。第一実施形態に対して第二実施形態では、造形方法における第一工程Ｓ１０のみが異なる。よって、異なる部分についてのみ説明し同様の部分については、説明を省略する。第一実施形態において、第一工程Ｓ１０では、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の照射によって、第一ビード４１と第二ビード４２とを平行で且つ所定の距離を有して形成した。そして、第一ビード４１と第二ビード４２との間の空間によって谷部４３ａ，４３ｂ（４３）を成立させた。これにより、第一層１５Ａを準備（形成）した。

しかしながら、図１５に示すように、第二実施形態における第一工程Ｓ１１０では、予め別工程で形成した第一層１１５Ａを造形物昇降テーブル２３の上面に作業者が載置することにより準備する。具体的には、図１６に示すように、ベースプレート２７の表面に、第一実施形態で説明した谷部４３ａ，４３ｂ（４３）と同形状の谷部１４３ａ，１４３ｂ（１４３）を通常の機械加工によって形成（凹設）し、造形物昇降テーブル２３の上面に載置する。

そして、谷部１４３ａ，１４３ｂ（１４３）が上方を向くよう下面にヒータ２８を備えるベースプレート２７を造形物昇降テーブル２３の上面に載置する。つまり、第一層１１５Ａは、ベースプレート２７上にベースプレート２７と一体的に形成され、準備される。ただし、第一工程Ｓ１１０、第二工程Ｓ２０、及び第三工程Ｓ３０を繰り返し処理する場合、二順目からは、第一実施形態の第一工程１０と同様の工程（Ｓ１１〜Ｓ１４）によって谷部１４３ａ，１４３ｂ（１４３）を形成することが好ましい。

＜４．第三実施形態＞
また、上記、第一、第二実施形態で用いた積層造形装置１００ではなく、第三実施形態として、チャンバを有さず、大気中で銅粉末を積層造形する積層造形装置２００（図１７参照）に本発明を適用させても良い。積層造形装置２００は、所謂、ＬＭＤ（レーザ・メタル・デポジション）と称される公知の積層造形装置である。

積層造形装置２００は、金属粉末供給装置２０に対応する金属粉末供給装置２２０を、レーザ光を出射するレーザヘッド２３２の外周側に一体的に備える。そして、積層造形装置２００は、金属粉末供給装置２２０によって銅粉末１５（金属粉末）をレーザヘッド２３２の外周部から照射範囲Ａｒ１内に噴射し、その後、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）を照射範囲Ａｒ１内の銅粉末１５（金属粉末）に照射する。

このとき、近赤外レーザ光Ｌ１の照射と同時に、レーザヘッド２３２の内周側からシールドガスＳＧ(窒素ガス等)が照射範囲Ａｒ１内に向かって噴射され、銅粉末１５が溶融される際の酸化が防止される。これにより、ベースプレート上の照射範囲Ａｒ１に第一実施形態で準備（形成）された第一層１５Ａ（図７，図８参照）と同様の谷部４３ａ，４３ｂ（４３）を有した第一層（図略）が準備される（第一工程）。

その後、谷部４３ａ，４３ｂ（４３）に銅粉末１５（金属粉末）をレーザヘッド２３２の外周部から照射範囲Ａｒ１内に噴射して供給する第二工程と、第二工程の後に、谷部４３ａ，４３ｂ（４３）に供給された金属粉末に対し、近赤外レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）の照射及びシールドガスＳＧを噴射して、溶融させる第三工程と、が実施される。このような第三実施形態の積層造形装置２００によっても上記第一実施形態と同様の効果が得られる。

なお、上記第一、第二実施形態に係る積層造形装置１００，２００によれば、上記実施形態の製造方法で製造した造形物と同様、高密度な造形物が安定して製造できる。

１５；銅粉末（金属粉末）、 １５Ａ，１１５Ａ；第一層、 １５Ｂ；第二層、 ２０，２２０；金属粉末供給装置、 ２５；金属粉末供給制御部、 ２７；ベースプレート、 ２８；ヒータ、 ３０；造形光ビーム照射装置、 ４１；第一ビード、 ４２；第二ビード、 ４３，４３ａ，４３ｂ，１４３，１４３ａ，１４３ｂ；谷部、 ４５；制御装置、 ４９；造形光ビーム照射制御部、 ７０；造形部、 １００，２００；積層造形装置、 Ｓ１０，Ｓ１１０；第一工程、 Ｓ１１；第一供給工程、 Ｓ１２；第一レーザ照射工程、 Ｓ１３；第二レーザ照射工程、 Ｓ１４；確認工程、 Ｓ２０；第二工程、 Ｓ３０；第三工程、 Ｓ３１；第三レーザ照射工程、 Ｓ３２；確認工程、 Ａｒ１；照射範囲、 Ｈ，Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３；照射経路、 Ｌ１；近赤外レーザ光（造形光ビーム）。

Claims (11)

1. 造形光ビームの照射によって金属粉末を溶融させた後、固化させて造形物を積層造形する積層造形装置の造形方法であって、
   前記積層造形装置は、
   前記金属粉末を前記造形光ビームの照射範囲に供給する金属粉末供給装置と、
   前記照射範囲に供給された前記金属粉末の所定の位置に対し、外気を遮断した状態で前記造形光ビームを照射する造形光ビーム照射装置と、を備え、
   前記造形方法は、
   ベースプレート上の前記照射範囲に、所定の軸線に沿って延在し凹設される谷部を上面に備えた前記造形物の第一層を準備する第一工程と、
   前記谷部に前記金属粉末を供給する第二工程と、
   前記第二工程後に、前記谷部に供給された前記金属粉末に対し前記造形光ビームを照射して溶融させる第三工程と、
   を備える積層造形装置の造形方法。
2. 前記第一工程では、前記第一層を準備するため、
   前記ベースプレート上の前記照射範囲に前記金属粉末を供給する第一供給工程と、
   前記照射範囲に供給された前記金属粉末に対して前記造形光ビームを照射し前記金属粉末を溶融させた後、固化させて、前記所定の軸線方向に線状に延在し且つ前記所定の軸線と交差する断面が山状となる第一ビードを形成する第一レーザ照射工程と、
   前記照射範囲に供給された前記金属粉末のうち、前記第一ビードの近傍に配置される前記金属粉末に対し前記造形光ビームを照射し前記金属粉末を溶融させた後、固化させて、前記第一ビードと所定の距離を有した状態で前記所定の軸線方向に線状に延在し且つ前記所定の軸線と交差する断面が山状となるとともに、前記第一ビードとの間の空間で前記谷部を成立させる第二ビードを形成する第二レーザ照射工程と、を備える、請求項１に記載の積層造形装置の造形方法。
3. 前記第三工程後、前記造形物の上方に前記第一層を準備する前記第一工程が実行され、前記第三工程後に実行された前記第一工程以後、前記第二工程、及び前記第三工程が順次繰り返し実行される、請求項２に記載の積層造形装置の造形方法。
4. 前記第一工程から前記第三工程までの処理が繰り返し行われる場合、先回の処理で形成された前記谷部の延在方向と前記先回の処理の次の処理で形成された前記谷部の延在方向は異なる、請求項３に記載の積層造形装置の造形方法。
5. 前記第二工程では、前記谷部に供給される前記金属粉末は、前記谷部の深さ以上の高さとなるよう供給される、請求項１−４の何れか1項に記載の積層造形装置の造形方法。
6. 前記造形光ビームは、近赤外波長のレーザ光であり、
   前記金属粉末は、銅粉末又はアルミ粉末である、請求項１−５の何れか1項に記載の積層造形装置の造形方法。
7. 前記第一レーザ照射工程及び第二レーザ照射工程において前記造形光ビームを照射する以前に、前記照射範囲に供給された前記金属粉末に対し、予備加熱を行なう、請求項２−４の何れか1項に記載の積層造形装置の造形方法。
8. 前記予備加熱は、前記造形光ビームが照射される側と反対側に設けられたヒータによって行われる、請求項７に記載の積層造形装置の造形方法。
9. 前記予備加熱は、前記金属粉末が溶融しない程度に出力を低下させた前記造形光ビームが前記金属粉末に照射されることによって行われる、請求項７に記載の積層造形装置の造形方法。
10. 前記第一工程で前記ベースプレート上に準備される前記造形物の前記第一層は、機械加工によって前記谷部が前記ベースプレートの表面に凹設される、請求項１に記載の積層造形装置の造形方法。
11. 造形光ビームの照射によって金属粉末を溶融させた後、固化させて造形物を積層造形する積層造形装置であって、
    前記金属粉末を前記造形光ビームの照射範囲に供給する金属粉末供給装置と、
    前記照射範囲に供給された前記金属粉末の所定の位置に対し、外気を遮断した状態で前記造形光ビームを照射する造形光ビーム照射装置と、
    前記金属粉末供給装置及び前記造形光ビーム照射装置を制御する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、
    ベースプレート上の前記照射範囲に準備される、所定の軸線に沿って凹設される谷部を上面に備えた前記造形物の第一層の前記谷部に対し、前記金属粉末供給装置を制御して前記谷部に前記金属粉末を供給する金属粉末供給制御部と、
    前記金属粉末供給制御部において前記谷部に前記金属粉末を供給した後に、前記造形光ビーム照射装置を制御して、前記谷部に供給された前記金属粉末に前記造形光ビームを照射して溶融させる造形光ビーム照射制御部と、を備える積層造形装置。

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