JP2023015180A - 処理装置、処理方法、マーキング方法、及び、造形方法 - Google Patents
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Abstract
Description
初めに、図1を参照しながら、本実施形態の造形システム1の全体構造について説明する。図1は、本実施形態の造形システム1の構造の一例を示す断面図である。
続いて、造形システム1による造形動作(つまり、3次元構造物STを形成するための動作)について説明する。上述したように、造形システム1は、レーザ肉盛溶接法により3次元構造物STを形成する。このため、造形システム1は、レーザ肉盛溶接法に準拠した既存の造形動作を行うことで、3次元構造物STを形成してもよい。以下、レーザ肉盛溶接法による3次元構造物STの造形動作の一例について簡単に説明する。
続いて、造形動作によって形成される造形物(つまり、各構造層SLを構成する造形物)の特性のばらつきを抑制するためのばらつき抑制制御動作について説明する。本実施形態では、造形システム1は、第1のばらつき抑制動作、第2のばらつき抑制動作、第3のばらつき抑制動作及び第4のばらつき抑制動作の少なくとも一つを行う。このため、以下では、第1のばらつき抑制動作から第4のばらつき抑制動作について順に説明する。
はじめに、第1のばらつき抑制動作について説明する。第1のばらつき抑制動作は、造形面CS上に任意の一つの構造層SLを形成している層形成期間中に造形面CS上の同じ領域に2回以上照射領域EAが設定される場合に、造形物の高さのばらつきを抑制するための動作に相当する。尚、第1のばらつき抑制動作は、任意の一つの構造層SLにおける当該構造層SLが位置する面内の位置ごとの高さ(構造層SLが位置する面と交差する方向の大きさ)のばらつきを抑制するための動作としてもよい。
はじめに、図6(a)から図6(c)を参照しながら、造形材料Mの供給レートを制御する第1のばらつき抑制動作について説明する。尚、説明の簡略化のために、図6(a)から図6(c)の夫々は、層形成期間中において領域WA1に照射領域EAが2回設定される場合における造形材料Mの供給レートの制御方法を示している。
続いて、図11(a)から図11(c)を参照しながら、熱伝達レートを制御する第1のばらつき抑制動作について説明する。尚、説明の簡略化のために、図11(a)から図11(c)の夫々は、層形成期間中において領域WA1に照射領域EAが2回設定される場合における造形材料Mの供給レートの制御方法を示している。
続いて、図15(a)及び図15(b)を参照しながら、照射領域EAの移動速度を制御する第1のばらつき抑制動作について説明する。尚、説明の簡略化のために、図15(a)及び図15(b)の夫々は、層形成期間中において領域WA1に照射領域EAが2回設定される場合における照射領域EAの移動速度の制御方法を示している。
続いて、第2のばらつき抑制動作について説明する。第2のばらつき抑制動作は、光ELから伝達される熱に対する特性(以降、“熱特性”と称する)が異なる領域が造形面CSに存在する場合に、造形物の高さなどのばらつきを抑制するための動作に相当する。特に、第2のばらつき抑制動作は、造形面CSに対する照射領域EA(つまり、供給領域MA又は溶融池MP)の相対的な移動速度の違いに起因して熱特性が異なる領域が造形面CSに存在する場合に、造形物の高さのばらつきを抑制するための動作に相当する。
続いて、第3のばらつき抑制動作について説明する。第3のばらつき抑制動作は、第2のばらつき抑制動作と同様に、熱特性が異なる領域が造形面CSに存在する場合に、造形物の高さなどのばらつきを抑制するための動作に相当する。但し、第3のばらつき抑制動作は、表面の少なくとも一部が造形面CSに設定されている既存構造物(例えば、ワークW及び既に形成済みの構造層SLの少なくとも一方)における熱の拡散度合いの違いに起因して熱特性が異なる領域が造形面CSに存在する場合に、造形物の高さのばらつきを抑制するための動作に相当する。
続いて、第4のばらつき抑制動作について説明する。第4のばらつき抑制動作は、第2のばらつき抑制動作と同様に、熱特性が異なる領域が造形面CSに存在する場合に、造形物の高さなどのばらつきを抑制するための動作に相当する。但し、第4のばらつき抑制動作は、光ELが照射される頻度の違いに起因して熱特性が異なる領域が造形面CSに存在する場合に、造形物の高さのばらつきを抑制するための動作に相当する。
上述した説明では、制御装置7は、造形面CS上の異なる領域に形成される造形物の高さ(或いは、サイズ等の任意の特性)のばらつきを抑制するために、造形材料Mの供給レート、熱伝達レート及び造形面CSに対する照射領域EAの移動速度の少なくとも一つを制御している。しかしながら、逆に言えば、制御装置7は、供給レート、熱伝達レート及び造形面CSに対する照射領域EAの移動速度の少なくとも一つを制御することで、造形面CS上に形成される造形物(更には、構造層SL及び3次元構造物ST)の特性を制御することができる。このため、制御装置7は、造形面CS上に形成される造形物(更には、構造層SL及び3次元構造物ST)の特性が所望の特性となるように、供給レート、熱伝達レート及び造形面CSに対する照射領域EAの移動速度の少なくとも一つを制御してもよい。つまり、制御装置7は、特性のばらつきを抑制する目的とは異なる目的で、供給レート、熱伝達レート及び造形面CSに対する照射領域EAの移動速度の少なくとも一つを制御してもよい。例えば、制御装置7は、後述するマーキング動作で形成されるマークの特性(例えば、高さ及びサイズの少なくとも一方)を制御するために、供給レート、熱伝達レート及び造形面CSに対する照射領域EAの移動速度の少なくとも一つを制御してもよい。
続いて、上述した造形動作を用いて造形面CSにマークSMを形成するためのマーキング動作について説明する。
マーキング動作は、上述した造形動作を用いて造形面CS上に所定の分布パターンで分布する造形物を形成することで、当該造形物の集合体から構成されるマークSMを造形面CSに形成するための動作である。
続いて、マーキング動作によって形成されるマークSMの特性を制御するための特性制御動作について説明する。本実施形態では、造形システム1は、特性制御動作の一例として、マークSMのサイズを制御するサイズ制御動作、マークSMの高さを制御する高さ制御動作、マークSMの表面(特に、マークSMを構成する凸状の構造物の上面)の形状を制御する形状制御動作、及び、マークSMの色調を制御する色調制御動作の少なくとも一つを行う。このため、以下では、サイズ制御動作、高さ制御動作、形状制御動作及び色調制御動作について順に説明する。尚、造形システム1は、マークSMのその他の特性を制御するための特性制御動作を行ってもよい。
はじめに、サイズ制御動作について説明する。サイズ制御動作は、マークSMのサイズ(特に、X軸方向及びY軸方向の少なくとも一方のサイズであり、例えば、幅)を制御するための特性制御動作である。尚、マークSMのサイズは、造形面CSの面内方向におけるサイズであってもよい。造形システム1は、制御装置7の制御下で、サイズ制御動作を行うことで、所望のサイズのマークSMを形成することができる。更には、造形システム1は、制御装置7の制御下で、サイズ制御動作を行うことで、夫々同じ記号を示しながらもサイズが異なる複数のマークSMを形成することができる。更には、造形システム1は、制御装置7の制御下で、サイズ制御動作を行うことで、マークSMの形成中にマークSMのサイズを変えながらマークSMを形成することができる。
続いて、高さ制御動作について説明する。高さ制御動作は、マークSMの高さを制御するための特性制御動作である。造形システム1は、制御装置7の制御下で、特性制御動作を行うことで、所望の高さのマークSMを形成することができる。更には、造形システム1は、制御装置7の制御下で、高さ制御動作を行うことで、夫々同じ記号を示しながらも高さが異なる複数のマークSMを形成することができる。更には、造形システム1は、制御装置7の制御下で、高さ制御動作を行うことで、マークSMの形成中のマークSMの高さを変えながらマークSMを形成することができる。
続いて、形状制御動作について説明する。形状制御動作は、マークSMの表面(特に、マークSMを構成する凸状の構造物の上面)の形状を制御するための特性制御動作である。造形システム1は、制御装置7の制御下で、形状制御動作を行うことで、表面の形状が所望の形状となるマークSMを形成することができる。例えば、図41(a)に示すように、制御装置7は、表面が平面(特に、造形面CSに対して平行な平面)を含むマークSMを形成するように、形状制御動作を行ってもよい。例えば、図41(b)に示すように、制御装置7は、表面が曲面を含むマークSMを形成するように、形状制御動作を行ってもよい。例えば、図41(c)に示すように、制御装置7は、表面が造形面CSに対して傾斜した平面を含むマークSMを形成するように、形状制御動作を行ってもよい。
続いて、色調制御動作について説明する。色調制御動作は、マークSMの色調(特に、マークSMの表面の色調)を制御するための特性制御動作である。造形システム1は、制御装置7の制御下で、色調制御動作を行うことで、所望の色調のマークSMを形成することができる。更には、造形システム1は、制御装置7の制御下で、色調制御動作を行うことで、夫々同じ記号を示しながらも色調が異なる複数のマークSMを形成することができる。更には、造形システム1は、制御装置7の制御下で、色調制御動作を行うことで、マークSMの形成中にマークSMの色調を変えながらマークSMを形成することができる。
上述した説明では、制御装置7は、マーキング動作によって形成されたマークSMの特性を制御するために、特性制御動作を行っている。しかしながら、制御装置7は、マークSMに限らず、造形動作によって形成された造形物、構造層SL及び3次元構造物STの少なくとも一つの特性を制御するために、上述した特性制御動作を行ってもよい。つまり、制御装置7は、造形物、構造層SL及び3次元構造物STの少なくとも一つのサイズを制御するために、上述したサイズ制御動作を行ってもよい。制御装置7は、造形物、構造層SL及び3次元構造物STの少なくとも一つの高さを制御するために、上述した高さ制御動作を行ってもよい。制御装置7は、造形物、構造層SL及び3次元構造物STの少なくとも一つの形状を制御するために、上述した形状制御動作を行ってもよい。制御装置7は、造形物、構造層SL及び3次元構造物STの少なくとも一つの色調を制御するために、上述した色調制御動作を行ってもよい。
造形システム1は、3次元構造物ST及びマークSMの少なくとも一方の表面の少なくとも一部を加工するための加工動作を行ってもよい。尚、マーキング動作によって形成したマークSMは、造形動作によって形成した3次元構造物STの一具体例である。このため、加工動作に説明においては、3次元構造物STは、3次元構造物ST及びマークSMの少なくとも一方を意味するものとする。
(6-1)第1変形例
はじめに、造形システム1の第1変形例について説明する。上述した説明では、層形成期間中に照射領域EAが2回以上設定される領域WA1に形成される造形物S1の高さh1と、層形成期間中に照射領域EAが1回設定される領域WA2に形成される造形物S2の高さh2とのばらつきを抑制するために、制御装置7が第1のばらつき抑制動作を行っている。一方で、第1変形例における造形システム1aは、第1のばらつき抑制動作を行わなくても造形物S1の高さh1と造形物S2の高さh2とのばらつきを抑制することができる。
続いて、図52を参照しながら、造形システム1の第2変形例について説明する。第2変形例における造形システム1bは、造形装置4に代えて造形装置4bを備えているという点で、造形システム1とは異なる。造形装置4bは、駆動系45bを備えているという点で、造形装置4とは異なる。造形システム1aのその他の構成要件は、造形システム1と同じであってもよい。
続いて、図53(a)及び図53(b)を参照しながら、造形システム1の第3変形例について説明する。第3変形例における造形システム1cは、造形装置4に代えて造形装置4cを備えているという点で、造形システム1とは異なる。造形装置4cは、照射光学系411に代えて照射光学系411cを備えているという点で、造形装置4とは異なる。照射光学系411cは、図53(a)に示すように、光ELを偏向可能な光学系491cを備えているという点で、照射光学系411とは異なる。造形システム1aのその他の構成要件は、造形システム1と同じであってもよい。
続いて、造形システム1の第4変形例について説明する。上述した説明では、造形システム1が備える造形ヘッド41は、造形動作に用いられる光EL及び研磨動作に用いられる光ELの双方を射出する。つまり、造形動作が行われている期間中の光ELの照射光学系411内での光路は、研磨動作が行われている期間中の光ELの照射光学系411内での光路と同じになる。一方で、第4変形例の造形システム1dは、造形動作に用いられる光ELを射出する造形ヘッド41とは別個に、研磨動作に用いられる光ELを射出する研磨ヘッド41dを備えている。
続いて、造形システム1の第5変形例について説明する。上述した説明では、造形システム1は、単一の造形ヘッド41を備えている。一方で、第5変形例の造形システム1eは、複数の造形ヘッド41を備えている。具体的には、造形システム1eは、造形装置4に代えて造形装置4eを備えているという点で、造形システム1とは異なる。造形装置4eは、複数の造形ヘッド41を備えているという点で、造形装置4とは異なる。造形システム1eのその他の構成要件は、造形システム1と同じであってもよい。このため、以下、図55を参照しながら、第5変形例の造形装置4eについて更に説明する。尚、造形システム1が備える構成要件と同じ構成要件については、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
上述した説明では、造形物の造形面CSからの高さを造形物の位置に応じて異ならせるとき、造形面CSは平面である場合を例として説明している。しかしながら、造形面CS自体は、平面には限定されない、即ち、造形面CS自体は造形面CS上での位置に応じて異なる高さ(Z軸方向の位置)であってもよい。例えば、図56(a)に示すように、造形面CSが曲面であってもよい。このとき、曲面状の造形面CSの上部に造形される構造層SL#1の上面がXY平面に沿うように、言い換えると、構造層SL#1の上面のZ軸方向の高さが構造層SL#1のX軸方向及びY軸方向の位置によらずに一定となるように、造形物のX軸方向の位置及びY軸方向の位置に応じた高さが異なっていてもよい。また、図56(b)に示すように、造形面CSが凹凸状であってもよい、このときにも、凹凸状の造形面CSの上部に造形される構造層SL#1の上面がXY平面に沿うように、言い換えると、構造層SL#1の上面のZ軸方向の高さが構造層SL#1のX軸方向及びY軸方向の位置によらずに一定となるように、造形物のX軸方向の位置及びY軸方向の位置に応じた高さが異なっていてもよい。また、図56(c)に示すように、造形面CSは、構造層SL#1の上面であってもよい。いずれの場合にも、造形面CSの面形状によらずに、造形物SL#1(更には、構造層SL#2)の上面を平らにすることができる。この場合において構造層SL#1(更には、構造層SL#2)の上面を所定の曲面としてもよい。
上述した説明では、造形物の造形面CSからの高さを造形物の位置に応じて異ならせている。しかしながら、造形物の造形面CSからの高さは造形物の位置に応じて異ならっていなくてもよい(一定であってもよい)。例えば、図57に示すように、既に造形された構造層SL#1の高さ(Z軸方向(積層方向)のサイズ)と異なる高さの構造層SL#2を、構造層SL#1の上に造形してもよい。この場合、最終的に造形される3次元構造物STの積層方向(Z軸方向)の高さの精度を高精度にすることができる。
造形材料Mを供給する供給する材料ノズル412は、ワークWの外側の位置に供給領域MAが位置している状態から、ワークW上、ひいては造形面CS上の造形開始位置SPに供給領域MAが位置している状態までの間の期間(以下、第1期間と称する)において、造形材料Mを供給し続けてもよい。材料ノズル412から造形材料Mの供給を開始した時点から供給される単位時間当たりの供給量が安定する時点までの間が長くかかるような場合には、造形開始位置SPでの単位時間当たりの供給量を安定させることができる。
図30を用いて説明した例では、Y軸方向に沿った照射領域EAの1回分の移動(つまり、移動方向が変わるまでの移動であり、ラスタスキャンにおける1本の走査線に沿った移動)に着目すると、照射領域EAのY軸方向に沿った移動の際にマーク形成領域と照射領域EAとが重なるタイミングで光ELを照射し、その1回分の移動(更には、その1回分の移動中に行われる複数回の光ELの照射)で造形される造形物の高さは同じになっている。しかしながら、照射領域EAの所定方向(例えば、Y軸方向又はX軸方向等の造形面CS内の方向)の移動時に光ELを複数回照射して、所定方向に並んだ複数の造形物を造形する場合、それらの造形物の高さ(Z軸方向の造形面CSからの高さ)は互いに異なっていてもよい。例えば、図61(a)において、ラスタスキャンの同じ走査線に沿って並ぶ領域WA9と領域WA10とに対して、造形材料Mの供給レート、熱伝達レート、及び照射領域EAの移動速度等のうち少なくとも1つを異なるものとしてもよい。この動作により、例えば図61(b)に示すように、Z軸方向において造形面CSからの高さが互いに異なる造形物を造形することができる。
上述した説明では、造形装置4は、造形材料Mに光ELを照射することで、造形材料Mを溶融させている。しかしながら、造形装置4は、任意のエネルギビームを造形材料Mに照射して溶融池MPを形成し、その溶融池MPで造形材料Mを溶融させてもよい。この場合、造形装置4は、照射光学系411に加えて又は代えて、任意のエネルギビームを照射可能なビーム照射装置を備えていてもよい。任意のエネルギビームは、限定されないが、電子ビーム、イオンビーム等の荷電粒子ビーム又は電磁波を含む。
以上説明した実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
[付記1]
物体の表面にエネルギビームを照射して前記表面に溶融池を形成するエネルギビーム照射部と、前記溶融池に造形材料を供給する材料供給部とを有する造形装置と、
前記物体と前記溶融池との位置関係を変更する変更装置と
を備え、
前記物体と前記溶融池との第1方向における位置関係を変更しつつ前記溶融池に前記造形材料を供給することによって前記第1方向に沿って造形される造形物の前記第1方向と交差する第2方向のサイズを、前記造形物の前記第1方向での位置に基づいて変える
処理装置。
[付記2]
前記材料供給部は、前記造形材料の供給量を前記第1方向における前記位置に基づいて変えるように、前記造形材料を供給する
付記1に記載の処理装置。
[付記3]
前記エネルギビーム照射部は、単位面積当たりの強度又はエネルギを前記第1方向における前記位置に基づいて変えるように、前記エネルギビームを照射する
付記1又は2に記載の処理装置。
[付記4]
前記造形物の前記第2方向のサイズは、前記第1方向に沿って連続的に変化している
付記1から3のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記5]
前記造形物の前記第2方向のサイズは、前記第1方向に沿って離散的に変化している
付記1から3のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記6]
前記材料供給部によって前記造形材料が前記溶融池に供給される位置は、前記物体と前記溶融池との位置関係に基づいて変更される
付記1から5のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記7]
前記造形物は、前記物体上での前記溶融池の移動軌跡に基づく形状を有する
付記1から6のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記8]
前記移動軌跡は交差しない
付記7に記載の処理装置。
[付記9]
前記移動軌跡は二次元平面内に位置する
付記7または8に記載の処理装置。
[付記10]
前記物体は、前記エネルギビーム照射部から母材上に照射されることにより形成される溶融池と前記母材との位置関係を変更しつつ前記母材上の溶融池に前記造形材料を供給することによって造形される
付記1から9のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記11]
物体の表面にエネルギビームを照射して前記表面に溶融池を形成するエネルギビーム照射部と、前記造形材料を溶融するために前記溶融池に造形材料を供給する材料供給部とを有する造形装置と、
前記物体と前記溶融池とのうち、少なくとも一方の位置を変更する変更装置と、
前記溶融された前記造形材料が固化することによって前記物体の表面に生じる凸状の造形物がマークとなるように、前記マークに関する座標データを用いて前記変更装置を制御する制御装置と
を備える処理装置。
[付記12]
前記物体の前記表面に交差する方向における前記凸状の造形物のサイズの最大値は、前記物体の前記表面に沿った方向における前記凸状の造形物のサイズのうち最も小さいサイズを超えない
付記11に記載の処理装置。
[付記13]
前記凸状の造形物は、前記物体上での前記溶融池の移動軌跡に応じた形状を有する
付記11又は12に記載の処理装置。
[付記14]
前記移動軌跡は交差しない
付記13に記載の処理装置。
[付記15]
前記移動軌跡は二次元平面内に位置する
付記13又は14に記載の処理装置。
[付記16]
前記造形装置は、前記エネルギビーム照射部からの前記エネルギビームを前記物体の表面に照射して第1溶融池を形成し前記材料供給部からの前記造形材料を前記第1溶融池に供給して第1層を造形し、前記エネルギビーム照射部からの前記エネルギビームを前記第1層の表面に照射して第2溶融池を形成し前記材料供給部からの前記造形材料を前記第2溶融池に供給して第2層を造形し、
前記凸状の造形物は、前記第1層及び前記第2層を含む
付記11から15のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記17]
前記制御装置は、前記変更装置によって移動する前記溶融池に前記造形材料を供給するために、前記造形材料が供給される位置を変更するように、前記変更装置を制御する
付記11から16のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記18]
前記マークは記号であり、
前記制御装置は、前記物体の表面に形成すべき前記記号の入力を受け、前記記号に対応する前記座標データを生成する
付記11から17のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記19]
前記マークに関する座標データは、二次元座標系上での位置に対応付けられた属性を有するデータである
付記11から18のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記20]
前記制御装置は、前記表面に交差する交差方向における前記凸状の造形物の第1サイズを制御する
付記11から19のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記21]
前記制御装置は、前記凸状の造形物のうちの第1部分の前記交差方向におけるサイズと前記凸状の造形物のうちの前記第1部分とは異なる第2部分の前記交差方向におけるサイズとが同じになるように、前記第1サイズを制御する
付記20に記載の処理装置。
[付記22]
前記制御装置は、前記凸状部分のうちの第3部分の前記交差方向におけるサイズと前記凸状の造形物のうちの前記第3部分とは異なる第4部分の前記交差方向におけるサイズとが異なるものとなるように、前記第1サイズを制御する
付記20又は21に記載の処理装置。
[付記23]
前記制御装置は、前記表面と平行な面に沿って形成される層状構造物を複数積層させることで前記凸状の造形物を形成するように、前記造形装置を制御し、
前記制御装置は、前記層状構造物の積層数を制御することで、前記第1サイズを制御する
付記20から22のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記24]
前記制御装置は、前記溶融池に対する前記造形材料の供給量を制御することで、前記第1サイズを制御する
付記20から23のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記25]
前記制御装置は、前記エネルギビームから前記表面に伝達される熱量を制御することで、前記第1サイズを制御する
付記20から24のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記26]
前記制御装置は、前記エネルギビームの特性を制御して前記熱量を制御する
付記25に記載の処理装置。
[付記27]
前記エネルギビームの特性は、前記エネルギビームの単位面積当たりの強度又はエネルギ、前記エネルギビームのフォーカス位置、前記エネルギビームのデフォーカス量、前記エネルギビームが照射される領域として前記表面に設定される第1照射領域の大きさ、前記第1照射領域の形状、前記第1照射領域の位置及び前記エネルギビームの強度分布又はエネルギ分布を含む
付記26に記載の処理装置。
[付記28]
前記制御装置は、前記変更装置による位置の変更の態様を制御することで、前記熱量を制御する
付記25から27のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記29]
前記制御装置は、前記エネルギビームが照射される領域として前記表面に設定される第1照射領域の前記表面に対する相対的な移動速度を制御することで、前記第1サイズを制御する
付記20から28のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記30]
前記制御装置は、前記表面に沿った第1方向における前記凸状の造形物の第2サイズを制御する
付記11から29のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記31]
前記制御装置は、前記凸状の造形物のうちの第5部分の前記第1方向におけるサイズと前記凸状の造形物のうちの前記第5部分とは異なる第6部分の前記第1方向におけるサイズとが同じになるように、前記第2サイズを制御する
付記30に記載の処理装置。
[付記32]
前記制御装置は、前記凸状の造形物のうちの第7部分の前記第1方向におけるサイズと前記凸状の造形物のうちの前記第7部分とは異なる第8部分の前記第1方向におけるサイズとが異なるものとなるように、前記第2サイズを制御する
付記30又は31に記載の処理装置。
[付記33]
前記制御装置は、前記表面に沿っており且つ前記第1方向とは異なる第2方向に延びる複数の線状構造物を前記第1方向に沿って並ぶように形成することで前記凸状の造形物を形成するように、前記造形装置を制御し、
前記制御装置は、前記第1方向に沿って並ぶ前記線状構造物の数を制御することで、前記第2サイズを制御する
付記30から32のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記34]
前記制御装置は、前記第1方向に延びる複数の線状構造物を前記造形面に沿っており且つ前記第1方向とは異なる第3方向に沿って並ぶように形成することで前記凸状の造形物を形成するように、前記造形装置を制御し、
前記制御装置は、前記第1方向に沿った前記複数の線状構造物の長さを制御することで、前記第2サイズを制御する
付記30から33のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記35]
前記制御装置は、前記エネルギビームから前記表面に伝達される熱量を制御することで、前記サイズを制御する
付記30から34のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記36]
前記制御装置は、前記エネルギビームの特性を制御して前記熱量を制御する
付記35に記載の処理装置。
[付記37]
前記エネルギビームの特性は、前記エネルギビームの単位面積当たりの強度又はエネルギ、前記エネルギビームのフォーカス位置、前記エネルギビームのデフォーカス量、前記エネルギビームが照射される領域として前記表面に設定される第1照射領域の大きさ、前記第1照射領域の形状、前記第1照射領域の位置及び前記エネルギビームの強度分布又はエネルギ分布を含む
付記36に記載の処理装置。
[付記38]
前記制御装置は、前記変更装置による位置の変更の態様を制御することで、前記熱量を制御する
付記30から37のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記39]
前記制御装置は、前記エネルギビームが照射される領域として前記表面に設定される第1照射領域の前記表面に対する相対的な移動速度を制御することで、前記第2サイズを制御する
付記30から38のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記40]
前記制御装置は、対象物に押し付けられることで前記対象物に対して印影を転写可能な前記凸状の造形物を形成するように、前記造形装置を制御する
付記11から39のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記41]
前記制御装置は、前記対象物の特性に基づいて、前記凸状の造形物の特性を制御する
付記40に記載の処理装置。
[付記42]
前記対象物の特性は、前記対象物のうち前記凸状の造形物が押し付けられる対象面の形状を含み、
前記凸状の造形物の特性は、前記対象物に押し付けられる前記凸状の造形物の表面を連結する仮想面の形状を含む
付記41に記載の処理装置。
[付記43]
前記制御装置は、前記仮想面の形状と前記対象面の形状とが相補関係となるように、前記仮想面の形状を制御する
付記42に記載の処理装置。
[付記44]
前記制御装置は、前記対象物の特性に関する特性情報を取得し、取得した前記特性情報に基づいて、前記凸状の造形物の特性を制御する
付記41から43のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記45]
前記制御装置は、前記造形装置を制御して、前記凸状の造形物のうちの第9部分を対象物の表面の第1領域に形成する場合の前記造形装置の動作状態と、前記凸状の造形物のうちの前記第9部分とは異なる第10部分を前記対象物の表面の前記第1領域とは異なる第2領域に形成する場合の前記造形装置の動作状態とを変える
付記11から44のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記46]
前記第1領域は、前記対象物の表面のうち、前記エネルギビームからの熱の伝達態様が前記第2領域とは異なる領域を含む
付記45に記載の処理装置。
[付記47]
前記伝達態様は、前記エネルギビームからの熱の拡散特性を含む
付記46に記載の処理装置。
[付記48]
前記第1領域は、前記表面のうち、前記エネルギビームが照射されてから次に前記エネルギビームが照射されるまでの時間が前記第2領域とは異なる領域を含む
付記45から47のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記49]
前記第1領域は、前記表面のうち、前記エネルギビームが単位領域に単位時間あたりに照射される回数が前記第2領域とは異なる領域を含む
付記45から48のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記50]
前記動作状態は、前記エネルギビーム照射部の動作状態及び前記材料供給部の動作状態の少なくとも一方を含む
付記45から49のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記51]
前記エネルギビーム照射部の動作状態は、前記エネルギビームの特性を含む
付記50に記載の処理装置。
[付記52]
前記エネルギビームの特性は、前記エネルギビームの単位面積当たりの強度又はエネルギ、前記エネルギビームのフォーカス位置、前記エネルギビームのデフォーカス量、前記エネルギビームが照射される領域として前記表面に設定される第1照射領域の大きさ、前記第1照射領域の形状、前記第1照射領域の位置及び前記エネルギビームの強度分布又はエネルギ分布を含む
付記51に記載の処理装置。
[付記53]
前記材料供給部の動作状態は、前記溶融池に対する前記造形材料の供給量を含む
付記50から52のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記54]
前記動作状態は、前記変更装置の動作状態を含む
付記45から53のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記55]
前記変更装置の動作状態は、前記エネルギビームが照射される領域として前記表面に設定される第1照射領域の前記表面に対する相対的な移動速度を含む
付記54に記載の処理装置。
[付記56]
前記制御装置は、前記第9部分を前記第1領域に形成する場合の前記造形装置の動作状態と前記第10部分を前記第2領域に形成する場合の前記造形装置の動作状態とを変えて、前記第9部分の特性と前記第10部分の特性との差が低減するように、前記造形装置を制御する
付記45から55のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記57]
前記第9部分の特性は、前記表面に交差する方向における前記第9部分のサイズを含み、
前記第10部分の特性は、前記表面に交差する方向における前記第10部分のサイズを含む
付記56に記載の処理装置。
[付記58]
前記第9部分の特性は、前記表面に沿った第4方向における前記第9部分のサイズを含み、
前記第10部分の特性は、前記第4方向における前記第10部分のサイズを含む
付記56又は57に記載の処理装置。
[付記59]
前記凸状の造形物の表面のうちの少なくとも一部である研磨対象面を研磨する
付記11から58のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記60]
研磨エネルギビームで前記研磨対象面を研磨する
付記59に記載の処理装置。
[付記61]
前記研磨エネルギビームは、前記エネルギビームを含む
付記60に記載の処理装置。
[付記62]
前記研磨エネルギビームは、前記エネルギビームとは異なる
付記60に記載の処理装置。
[付記63]
前記エネルギビームは、第5方向から照射され、
前記研磨エネルギビームは、前記第5方向とは異なる第6方向から照射される
付記62に記載の処理装置。
[付記64]
前記表面のうちの第3領域に前記エネルギビームで前記凸状の造形物の一部を形成している期間の少なくとも一部において、前記表面のうちの前記第3領域とは異なる第4領域に既に形成された前記凸状の造形物の他の一部の前記研磨対象面を前記研磨エネルギビームで研磨する
付記62又は63に記載の処理装置。
[付記65]
前記制御装置は、前記表面に沿った第7方向に沿って、前記エネルギビームが照射される領域として前記表面に設定される第1照射領域と前記表面との位置関係を変更させながら前記エネルギビームを照射することで、前記凸状の造形物の少なくとも一部を形成するように、前記造形装置及び前記変更装置を制御し、
前記表面に沿っており且つ前記第7方向と交差する第8方向に沿って、前記研磨エネルギビームが照射される領域として前記研磨対象面に設定される第2照射領域と前記研磨対象面との位置関係を変更させながら前記研磨エネルギビームを照射することで、前記研磨対象面を研磨する
付記60から64のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記66]
前記制御装置は、前記表面に沿った第9方向に沿って、前記エネルギビームが照射される領域として前記表面に設定される第1照射領域と前記表面との位置関係を変更させながら前記エネルギビームを照射することで、前記凸状の造形物の少なくとも一部を形成する動作と、前記エネルギビームを照射することなく、前記表面に沿っており且つ前記第9方向に交差する第10方向に沿って前記第1照射領域と前記表面との位置関係を第1所定量だけ変更させる動作とを交互に繰り返して前記凸状の造形物を形成するように、前記造形装置及び前記変更装置を制御し、
前記第9方向に沿って、前記研磨エネルギビームが照射される領域として前記研磨対象面に設定される第2照射領域と前記研磨対象面との位置関係を変更させながら前記研磨エネルギビームを照射する動作と、前記研磨エネルギビームを照射することなく、前記第10方向に沿って前記第2照射領域と前記研磨対象面との位置関係を第2所定量だけ変更させる動作とを交互に繰り返して、前記研磨対象面を研磨する
付記60から65のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記67]
前記第2所定量は、前記第1所定量よりも小さい
付記66に記載の処理装置。
[付記68]
前記制御装置は、前記エネルギビームが照射される領域として前記表面に設定される第1照射領域と前記表面との位置関係を変更させながら前記エネルギビームを照射することで、前記凸状の造形物の少なくとも一部を形成するように、前記造形装置及び前記変更装置を制御し、
前記研磨エネルギビームが照射される領域として前記研磨対象面に設定され且つ前記第1照射領域とは大きさが異なる第2照射領域と前記研磨対象面との位置関係を変更させながら前記研磨エネルギビームを照射することで、前記研磨対象面を研磨する
付記60から67のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記69]
前記表面を収容し、且つ、前記凸状の造形物を形成するための収容空間を内部に含む収容装置を更に備え、
前記制御装置は、前記収容空間に供給される第1ガスの特性を制御して前記凸状の造形物の少なくとも一部の色調を制御する
付記11から68のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記70]
前記制御装置は、前記収容空間内で前記凸状の造形物が形成されている期間の少なくとも一部において、前記第1ガスの特性を制御する
付記69に記載の処理装置。
[付記71]
前記第1ガスの特性は、前記第1ガスの供給量を含む
付記69又は70に記載の処理装置。
[付記72]
前記第1ガスは、酸素ガスを含む
付記69から71のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記73]
前記制御装置は、前記第1ガスの特性を制御することで前記収容空間内における前記第1ガスの濃度を制御して、前記色調を制御する
付記69から72のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記74]
前記凸状の造形物は、前記表面に沿って所定のパターンを有している
付記11から73のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記75]
前記所定のパターンは、記号パターンを含む
付記74に記載の処理装置。
[付記76]
前記制御装置は、前記表面に沿った第11方向に沿って、前記エネルギビームが照射される領域として前記表面に設定される第1照射領域と前記表面との位置関係を変更させながら前記エネルギビームを照射することで、前記凸状の造形物の少なくとも一部を形成する動作と、前記エネルギビームを照射することなく、前記表面に沿っており且つ前記第11方向に交差する第12方向に沿って前記第1照射領域と前記表面との位置関係を変更させる動作とを交互に繰り返して前記凸状の造形物を形成するように、前記造形装置及び前記変更装置を制御する
付記11から75のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記77]
前記制御装置は、前記マークが有する所定のパターンに応じた移動軌跡に沿って前記溶融池と前記表面とを相対的に移動させながら前記エネルギビームを照射することで、前記凸状の造形物を形成するように、前記造形装置及び前記変更装置を制御する
付記11から76のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記78]
前記溶融池の周囲に第2ガスを供給するガス供給装置を備える
付記1から77のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記79]
前記第2ガスの特性を変更するガス特性変更装置を更に備える
付記78に記載の処理装置。
[付記80]
前記第2ガスの前記特性は、前記第2ガス中の酸素濃度である
付記79に記載の処理装置。
[付記81]
前記第2ガスの特性を変更して前記造形物の色調を変更する
付記79又は80に記載の処理装置。
[付記82]
前記材料供給部は、粉状の又は粒状の前記造形材料を供給する
付記1から81のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記83]
物体の表面にエネルギビームを照射して前記表面に溶融池を形成するエネルギビーム照射部と、前記溶融池に造形材料を供給する材料供給部とを有する造形装置と、
前記物体と前記溶融池との位置関係を変更する変更装置と、
前記溶融池の周囲に第1ガスを供給するガス供給装置と、
前記造形装置によって造形される造形物の色調を変更するために、前記周囲に供給される前記第1ガスの特性を変更するように、前記ガス供給装置を制御する制御装置と
を備える処理装置。
[付記84]
前記制御装置は、前記造形物が形成されている期間の少なくとも一部において、前記第1ガスの特性を制御する
付記83に記載の処理装置。
[付記85]
前記第1ガスの特性は、前記第1ガスの供給量を含む
付記83又は84に記載の処理装置。
[付記86]
前記第1ガスは、酸素ガスを含む
付記83から85のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記87]
前記制御装置は、前記第1ガスの特性を制御することで前記溶融池の周囲における前記第1ガスの濃度を制御して、前記造形物の少なくとも一部の色を制御する
付記83から86のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記88]
物体の表面にエネルギビームを照射して前記表面に第1溶融池を形成するエネルギビーム照射部と、前記第1溶融池に造形材料を供給する材料供給部とを有する造形装置と、
前記物体と前記第1溶融池との位置関係を変更する変更装置と
を備え、
前記物体と前記第1溶融池との第1方向における位置関係を変更しつつ前記溶融池に前記造形材料を供給することによって造形された第1造形物に前記エネルギビーム照射部からエネルギビームを照射して前記第1造形物上に第2溶融池を形成して、前記材料供給部から造形材料を供給して第2造形物を造形し、
前記第2造形物の前記第1方向と交差する第2方向のサイズは、前記第1造形物の前記第2方向のサイズと異なる
処理装置。
[付記89]
物体上の第1領域にエネルギビームを照射するエネルギビーム照射部と、前記第1領域と少なくとも部分的に重畳する第2領域に造形材料を供給する材料供給部とを有し、前記物体上に造形物を形成する造形装置と、
前記物体上における前記第1及び第2領域の位置を変更する位置変更装置と、
前記材料供給部から前記第2領域へ向かう前記造形材料の単位時間当たりの供給量を変更する供給量変更装置と
を備える処理装置。
[付記90]
粉粒体を供給する供給源と、前記供給源からの前記粉粒体を前記材料供給部に圧送する圧送装置とをさらに備える
付記89に記載の処理装置。
[付記91]
前記供給量変更装置は、前記供給源から前記材料供給部に向かう前記造形材料の単位時間当たりの供給量を変更して、前記材料供給部から前記第2領域へ向かう前記造形材料の単位時間当たりの供給量を変更する
付記90に記載の処理装置。
[付記92]
前記供給量変更装置は、前記造形物の造形が開始される造形開始位置に前記第2領域が位置するまでの間、前記造形材料を供給しない
付記89から91のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記93]
前記供給量変更装置は、前記造形物の造形が開始される造形開始位置に前記第2領域が位置するまでの第1期間における前記造形材料の単位時間当たりの第1供給量は、前記造形物を形成している第2期間における前記造形材料の単位時間当たりの第2供給量よりも小さくする
付記89から91のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記94]
物体上の照射領域にエネルギビームを照射するエネルギビーム照射部と、前記照射領域に造形材料を供給する材料供給部とを有する造形装置と、
前記物体と前記照射領域との位置関係を変更する変更装置と
を備え、
前記物体と前記照射領域との位置関係を前記物体の表面に沿った方向で変更しつつ前記照射領域に前記造形材料を供給することによって造形される造形物の前記表面に沿った方向と交差する方向のサイズは、前記造形物の前記表面に沿った方向における第1位置と前記第1位置と異なる第2位置とで異なる
処理装置。
[付記95]
前記造形物は、前記表面上に複数造形される
付記94に記載の処理装置。
[付記96]
前記材料供給部は、前記造形材料の供給量が前記第1位置と前記第2位置とで異なるように、前記造形材料を供給する
付記94又は95に記載の処理装置。
[付記97]
前記エネルギビーム照射部は、単位面積当たりの強度又はエネルギが前記第1位置と前記第2位置とで異なるように、前記エネルギビームを照射する
付記94から96のいずれか一項に記載の処理装置。
[付記98]
物体の表面にエネルギビームを照射して前記表面に溶融池を形成することと、
前記溶融池に造形材料を供給することと、
前記物体と前記溶融池との位置関係を変更することと
を含み、
前記物体と前記溶融池との第1方向における位置関係を変更しつつ前記溶融池に前記造形材料を供給することによって前記第1方向に沿って造形される造形物の前記第1方向と交差する第2方向のサイズを、前記造形物の前記第1方向での位置に基づいて変える
処理方法。
[付記99]
物体の表面に形成すべきマークに関する座標データを準備することと、
前記物体の前記表面にエネルギビームを照射して前記表面に溶融池を形成することと、
前記造形材料を溶融するために前記溶融池に造形材料を供給することと、
前記物体と前記溶融池とのうち、少なくとも一方の位置を変更することと
を含み、
前記少なくとも一方の位置を変更することは、前記溶融された前記造形材料が固化することによって前記物体の表面に生じる凸状の造形物が前記マークとなるように、前記座標データを用いて前記少なくとも一方の位置を変更する
処理方法。
[付記100]
物体の表面にエネルギビームを照射して前記表面に溶融池を形成することと、
前記溶融池に造形材料を供給することと、
前記物体と前記溶融池との位置関係を変更することと、
前記溶融池の周囲に第1ガスを供給することと、
前記造形装置によって造形される造形物の色調を変更するために、前記周囲に供給される前記第1ガスの特性を変更することと
を含む処理方法。
[付記101]
物体の表面にエネルギビームを照射して前記表面に第1溶融池を形成することと、
前記第1溶融池に造形材料を供給することと、
前記物体と前記第1溶融池との位置関係を変更することと、
前記物体と前記第1溶融池との第1方向における位置関係を変更しつつ前記溶融池に前記造形材料を供給することによって造形された第1造形物に前記エネルギビーム照射部からエネルギビームを照射して前記第1造形物上に第2溶融池を形成することと、
前記第2溶融池に造形材料を供給して第2造形物を造形することと
を含み、
前記第2造形物の前記第1方向と交差する第2方向のサイズは、前記第1造形物の前記第2方向のサイズと異なる
処理方法。
[付記102]
物体上の第1領域にエネルギビームを照射すること及び前記第1領域と少なくとも部分的に重畳する第2領域に造形材料を供給することとを含み、前記物体上に造形物を形成することと、
前記物体上における前記第1及び第2領域の位置を変更することと、
前記第2領域へ向かう前記造形材料の単位時間当たりの供給量を変更することと
を含む処理方法。
[付記103]
前記供給量を変更することは、前記造形物の造形が開始される造形開始位置に前記第2領域が位置するまでの間、前記造形材料を供給しない
付記98から103のいずれか一項に記載の処理方法。
[付記104]
前記供給量を変更することは、前記造形物の造形が開始される造形開始位置に前記第2領域が位置するまでの第1期間における前記造形材料の単位時間当たりの第1供給量は、前記造形物を形成している第2期間における前記造形材料の単位時間当たりの第2供給量よりも小さくする
付記98から103のいずれか一項に記載の処理方法。
[付記105]
物体上の照射領域にエネルギビームを照射することと、
前記照射領域に造形材料を供給することと、
前記物体と前記照射領域との位置関係を変更することと
を含み、
前記物体と前記照射領域との位置関係を前記物体の表面に沿った方向で変更しつつ前記照射領域に前記造形材料を供給することによって造形される造形物の前記表面に沿った方向と交差する方向のサイズは、前記造形物の前記表面に沿った方向における第1位置と前記第1位置と異なる第2位置とで異なる
処理方法。
[付記106]
付記11から82のいずれか一項に記載の処理装置を用いて前記物体の表面にマーキングを施すマーキング方法。
[付記107]
付記83から97のいずれか一項に記載の処理装置を用いて前記造形物を形成する造形方法。
3 材料供給装置
4 造形装置
41 造形ヘッド
411 照射光学系
412 材料ノズル
42 駆動系
43 ステージ
5 光源
W ワーク
M 造形材料
SL 構造層
CS 造形面
EA 照射領域
MA 供給領域
MP 溶融池
Claims (15)
- 物体の表面にエネルギビームを照射して前記表面に溶融池を形成するエネルギビーム照射部と、前記溶融池に造形材料を供給する材料供給部とを有する造形装置と、
前記物体と前記溶融池との位置関係を変更する変更装置と、
前記溶融池の周囲にガスを供給するガス供給装置と、
前記ガスの特性を変更するガス特性変更装置と
を備える
処理装置。 - 前記ガス特性変更装置は、前記ガス中の酸素濃度を変更する
請求項1に記載の処理装置。 - 前記ガスの特性を変更して前記造形物の色調を変更する
請求項1又は2に記載の処理装置。 - 前記材料供給部は、粉状の又は粒状の前記造形材料を供給する
請求項1から3のいずれか一項に記載の処理装置。 - 物体の表面にエネルギビームを照射して前記表面に溶融池を形成するエネルギビーム照射部と、前記溶融池に造形材料を供給する材料供給部とを有する造形装置と、
前記物体と前記溶融池との位置関係を変更する変更装置と、
前記溶融池の周囲にガスを供給するガス供給装置と、
前記造形装置によって造形される造形物の色調を変更するために、前記周囲に供給される前記ガスの特性を変更するように、前記ガス供給装置を制御する制御装置と
を備える処理装置。 - 前記制御装置は、前記造形物が形成されている期間の少なくとも一部において、前記ガスの特性を制御する
請求項5に記載の処理装置。 - 前記制御装置は、前記ガス中の酸素濃度を変更するように前記ガスの特性を制御する
請求項5又は6に記載の処理装置。 - 前記ガスの特性は、前記ガスの供給量を含む
請求項5から7のいずれか一項に記載の処理装置。 - 前記ガスは、酸素ガスを含む
請求項5から8のいずれか一項に記載の処理装置。 - 前記制御装置は、前記ガスの特性を制御することで前記溶融池の周囲における前記ガスの濃度を制御して、前記造形物の少なくとも一部の色を制御する
請求項5から9のいずれか一項に記載の処理装置。 - 物体の表面にエネルギビームを照射して前記表面に溶融池を形成することと、
前記溶融池に造形材料を供給することと、
前記物体と前記溶融池との位置関係を変更することと、
前記溶融池の周囲にガスを供給することと、
前記周囲に供給される前記ガスの特性を変更することと
を含む処理方法。 - 前記ガスの特性を変更することは、前記造形物が形成されている期間の少なくとも一部において、前記ガスの特性を変更することを含む
請求項11に記載の処理方法。 - 前記ガスの特性を変更することは、前記ガス中の酸素濃度を変更するように前記ガスの特性を変更することを含む
請求項11又は12に記載の処理方法。 - 前記ガスの特性を変更することは、造形装置によって造形される造形物の色調を変更することを含む
請求項11から13のいずれか一項に記載の処理方法。 - 請求項1から10のいずれか一項に記載の処理装置を用いて前記造形物を形成する造形方法。
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