JP2018003148A - 造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒュームを除去しつつ、粉状材料の酸化を抑制することのできる造形装置を提供する。【解決手段】造形装置１は、ヒュームを除去するためのガスを吐出する吐出口を有する吐出部３０、吐出口から吐出されたガスを吸引する吸引口を有する吸引部４０、及び吸引口及び吐出口を連通しガスを吸引口から吐出口に循環させる第２経路５２を含み、吐出口から吐出されたガスにより粉体層２５の上方にレーザ照射面２５ａに沿ったヒューム除去流Ｆを形成するためのヒューム除去流形成部２６と、ヒューム除去流Ｆに含まれるガスの酸素濃度及び水蒸気濃度を低減させるためのガス性状調整部６０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、造形装置に関する。

特許文献１に記載されるように、粉状材料にレーザを照射して三次元造形物を製造する造形装置が知られている。この造形装置は、三次元造形物の各横断面領域に相当する各層にレーザを照射して順次固化することで三次元造形物を製造する。

このような造形装置では、粉状材料にレーザを照射した際にヒュームと呼ばれる煙状の物質（粉状材料の加熱や昇華によって生じる粉塵、煙霧、蒸気、揮発性粒子をいう。）が照射箇所から発生する。そこで、特許文献２に記載の造形装置では、発生したヒュームが上昇してレーザの経路を遮ることでレーザの照射量が低下することを抑制するために、レーザの経路が遮られないように局所的にガスを流している。

特表２０１１−５２６２２２号公報 国際公開第２０１１／０４９１４３号公報

ところで、上記特許文献２に記載の造形装置では、ヒュームに含まれる微粒子をガスから除去する過程で酸素や水蒸気がガスに取り込まれたり、材料から放出された酸素や水蒸気がガスに取り込まれたりするおそれがある。このように酸素や水蒸気が含まれたガスが流されたチャンバー内で造形を行うと、粉状材料が酸化、すなわち造形物の酸化を招くおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒュームを除去しつつ、粉状材料の酸化を抑制することのできる造形装置を提供することにある。

上記課題を解決するための造形装置は、粉状材料からなる粉体層を積層する処理と、前記粉体層のレーザ照射面に対してレーザを照射して前記粉体層を部分的に固化させる処理とを交互に繰り返すことにより三次元造形物を製造する造形装置であって、ヒュームを除去するためのガスを吐出する吐出口を有する吐出部、当該吐出口から吐出されたガスを吸引する吸引口を有する吸引部、及び当該吸引口及び前記吐出口を連通し前記ガスを前記吸引口から前記吐出口に循環させる循環路を含み、前記吐出口から吐出された前記ガスにより前記粉体層の上方に前記レーザ照射面に沿ったヒューム除去流を形成するためのヒューム除去流形成部と、前記ヒューム除去流に含まれるガスの酸素濃度及び水蒸気濃度の少なくとも一方を低減させるためのガス性状調整部と、を備える。

上記課題を解決するための造形装置は、粉状材料からなる粉体層を積層する処理と、前記粉体層の照射面に対して粒子線又は電磁波を照射して前記粉体層を部分的に固化させる処理とを交互に繰り返すことにより三次元造形物を製造する造形装置であって、ヒュームを除去するためのガスを吐出する吐出口を有する吐出部、当該吐出口から吐出されたガスを吸引する吸引口を有する吸引部、及び当該吸引口及び前記吐出口を連通し前記ガスを前記吸引口から前記吐出口に循環させる循環路を含み、前記吐出口から吐出された前記ガスにより前記粉体層の上方に前記照射面に沿ったヒューム除去流を形成するためのヒューム除去流形成部と、前記ヒューム除去流に含まれるガスの酸素濃度及び水蒸気濃度の少なくとも一方を低減させるためのガス性状調整部と、を備える。

上記構成によれば、粉体層の上方にヒューム除去流を形成することによりヒュームを除去しつつ、ガス性状調整部を通じて循環するガスの酸素濃度や水蒸気濃度を低減させることにより、粉体層の酸化を抑制することができる。

上記造形装置の一例では、前記レーザ照射面に沿う前記ヒューム除去流の流れ方向を第１の方向とし、前記レーザ照射面に沿う方向であって前記第１の方向と直交する方向を第２の方向としたとき、前記ヒューム除去流形成部は、当該第２の方向における前記ヒューム除去流の幅が、同じく第２の方向における前記粉体層の幅と同じ、又は該幅よりも広くなるように構成されている。

上記構成によれば、ヒューム除去流がレーザ照射面全体にわたり接触しやすくなるため、ヒューム除去流による粉体層の酸化抑制機能が高められる。
上記造形装置の具体例は、前記吐出口及び前記吸引口は、前記第１の方向において前記粉体層を挟む位置で互いに対向する態様で前記吐出部及び前記吸引部に配設されており、前記第２の方向における前記吐出口の開口範囲及び前記吸引口の開口範囲の各々は、同じく第２の方向における前記粉体層の幅よりも広い。

上記構成によれば、吐出口と吸引口とが粉体層を挟んで対向するように配置されているため、吐出口から吐出されたガスを吸引口によって効率的に回収して循環路に流すことができる。したがって、ガス性状調整部による酸素濃度の低減機能や水蒸気濃度の低減機能を効果的に発揮することができる。

上記造形装置の一例では、前記レーザ照射面に沿う前記ヒューム除去流の流れ方向を第１の方向とし、前記レーザ照射面に沿う方向であって前記第１の方向と直交する方向を第２の方向としたとき、前記ヒューム除去流形成部は、当該第２の方向における前記ヒューム除去流の幅が、前記第２の方向における前記三次元造形物の最大幅よりも広く且つ前記第２の方向における前記粉体層の幅よりも狭くなるように構成されている。

上記構成によれば、例えばヒューム除去流の幅が粉体層の幅よりも広くなるようにヒューム除去流形成部を構成した場合と比較して、ガスの循環量を少なくすることができる。
上記造形装置の具体例は、前記吐出口及び前記吸引口は、前記第１の方向において前記レーザ照射面を挟む位置で互いに対向する態様で配置されており、前記第２の方向における前記吐出口の開口範囲及び前記吸引口の開口範囲の各々は、前記第２の方向における前記三次元造形物の最大幅よりも広く且つ前記第２の方向における前記粉体層の幅よりも狭い。

上記構成によれば、吐出口と吸引口とが粉体層を挟んで対向するように配置されているため、吐出口から吐出されたガスを吸引口によって効率的に回収して循環路に流すことができる。したがって、ガス性状調整部による酸素濃度の低減機能や水蒸気濃度の低減機能を効果的に発揮することができる。

上記造形装置の一例では、前記ヒューム除去流形成部は、前記レーザ照射面におけるレーザ照射領域の上方において前記レーザ照射面に沿う方向におけるガスの流れる位置が互いに異なる複数の態様の前記ヒューム除去流を形成するように構成されている。

上記構成によれば、例えばヒューム除去流の幅が粉体層の幅や三次元造形物の最大幅よりも広くなるようにヒューム除去流形成部を構成した場合と比較して、ガスの循環量を少なくすることができる。したがって、調整能力の低いガス性状調整部であっても、ガスの酸素濃度あるいは水蒸気濃度を低減させやすくなる。また、ガスを定期的に交換するのであれば、その交換頻度を少なくすることができる。

上記造形装置の具体例は、前記ヒューム除去流の流れ方向を第１の方向とし、前記レーザ照射面に沿う方向であって前記第１の方向と直交する方向を第２の方向としたとき、前記吐出口及び前記吸引口は、前記第１の方向において前記粉体層を挟む位置で互いに対向する態様で前記第２の方向に沿って複数並設されており、前記ヒューム除去流形成部は、前記レーザ照射領域を挟む位置にある前記吐出口及び前記吸引口により選択的にガスの吐出及び吸引が行われるように、前記複数の吐出口及び前記複数の吸引口のうちから、前記ガスを吐出する吐出口及び前記ガスを吸引する吸引口を選択する選択部を備える。

上記造形装置の他の具体例は、前記ヒューム除去流形成部は、前記レーザ照射領域が前記吐出口及び前記吸引口によって挟まれるように、前記レーザ照射領域の位置変化に応じて前記吐出部及び前記吸引部を前記レーザ照射面に沿う方向であって前記ヒューム除去流の流れ方向と交差する方向に移動させる駆動部を備える。

上記造形装置の一例では、前記ヒューム除去流形成部は、循環する前記ガスの一部を前記粉体層の上方から当該粉体層に向けて吐出することにより、前記レーザ照射面におけるレーザ照射領域の周囲の少なくとも一部を囲むガスの流れを形成するための吐出部を更に備える。

上記構成によれば、レーザ照射領域に向けて流れ込もうとする高濃度の酸素や水蒸気の流れが、レーザ照射領域の周囲の少なくとも一部を囲むガスの流れにより遮蔽されるため、粉体層の酸化抑制機能が向上する。

上記造形装置の一例では、前記ヒューム除去流形成部は、前記ガス性状調整部を迂回する迂回路を介して前記吸引口と連通され、前記ヒューム除去流よりも前記粉体層のさらに上方において当該ヒューム除去流と同方向に流れるヒューム除去流を形成するための吐出口を備える。

上記構成によれば、粉体層の上方のうちレーザ照射面に近い部分、すなわち粉体層の酸化抑制に寄与しやすい部分に対して選択的に、ガス性状調整部により調整されたガスによるヒューム除去流が形成されるようになるため、ガス性状調整部により調整されるガスの量を低減することができる。

上記造形装置の一例では、前記粉体層の載置台に沿って移動しつつ前記粉体層を積層するためのリコータを備え、前記リコータは、前記ヒューム除去流よりも前記粉体層のさらに上方に前記レーザ照射面に沿う方向に向けて前記ヒューム除去流形成部に循環する前記ガスの一部を吐出するための吐出部を備える。

上記構成によれば、レーザ照射領域に吐出部を近づけた状態で同吐出部からガスを吐出することができるため、フュームの除去機能と粉体層の酸化抑制機能とを高めることができる。

上記造形装置の一例では、前記ヒューム除去流形成部は、第１の吐出口と、前記粉体層の上方において前記第１の吐出口よりも前記レーザ照射面から離れた位置にある第２の吐出口とを前記吐出口として含み、前記第２の吐出口から前記ガスが吐出される状態と当該ガスの吐出が停止された状態とを切り替える切替部を備える。

上記構成によれば、レーザ照射領域から上方に飛散したスパッタが第２の吐出口の高さまで達する場合には、第２の吐出口からガスを吐出し、そのガスの雰囲気中にスパッタを存在させることで、スパッタの酸化を抑制することができる。その一方、スパッタが飛散しても第２の吐出口の高さにまで到達しない場合には、第２の吐出口からのガスの吐出を停止することでガスの循環量を低減することができる。すなわち、スパッタの飛散範囲に応じてガスの循環量を調整することができるため、ガスの循環量を必要最小限に抑えることが可能になる。

上記造形装置の一例では、前記ヒューム除去流形成部は、第１の吐出口と、前記粉体層の上方において前記第１の吐出口よりも前記レーザ照射面から離れた位置にある第２の吐出口とを前記吐出口として含み、前記第２の吐出口のガスの吐出圧は前記第１の吐出口のガスの吐出圧よりも高い。

上記構成によれば、第１の吐出口から吐出されるガスによって形成されるヒューム除去流よりも流速の大きいヒューム除去流が第２の吐出口から吐出されるガスにより形成される。このため、この流速の大きいヒューム除去流により、レーザ照射領域に向けて流れ込もうとする高濃度の酸素や水蒸気の流れが遮蔽されるため、粉体層の酸化抑制機能が向上する。また、第１の吐出口及び第２の吐出口双方の吐出圧を高めるようにした場合と比較して、吐出圧を高めることに伴うエネルギ消費量の増大を抑えることができる。

上記造形装置の一例では、前記ヒューム除去流形成部は、前記レーザ照射面の上方から吐出されたガスが前記レーザ照射面近傍で前記レーザ照射面に沿う方向に変わることで前記ヒューム除去流を形成するものであって、前記ヒューム除去流の流れる領域の面積が前記レーザ照射面近傍において前記粉体層の面積と同じ、又は該面積よりも広くなるように構成されている。

上記構成によれば、ヒューム除去流がレーザ照射面全体に亘り接触しやすくなるため、ヒューム除去流による粉体層の酸化抑制機能が高められる。
上記造形装置の具体例では、前記吐出口は、前記レーザ照射面の上方において前記レーザ照射面と対向する態様で前記吐出部に配設され、前記吸引口は、前記レーザ照射面に沿う方向において前記粉体層を挟む位置で互いに対向する態様で前記吸引部に配設される。

上記構成によれば、レーザ照射面に向かう流れとレーザ照射面に沿う方向の流れとができるため、ヒュームがレーザ照射面から上昇することを抑制することができる。
上記造形装置の具体例では、前記吐出部は、前記レーザ照射面に沿う方向における位置が互いに異なる複数の前記吐出口を有する。

上記構成によれば、レーザ照射面に向かう流れを複数とすることができるため、ヒュームがレーザ照射面から上昇することを更に抑制することができる。
上記造形装置の一例では、前記ヒューム除去流形成部によって新たに循環される前記ガスを追加供給するための供給部を更に備える。

上記構成によれば、新たなガスを加えることで酸素濃度の低減機能や水蒸気濃度の低減機能の低下を抑制できる。
上記造形装置の一例では、前記ガス性状調整部は、前記循環路に設けられ、前記供給部は、前記循環路において前記ガス性状調整部よりも前記ガスの流れ方向の下流側の部分に前記ガスを供給する。

上記構成によれば、酸素濃度や水蒸気濃度の低減がまだ必要とされない新たなガスをガス性状調整部に流入しないようにすることで同ガス性状調整部の調整負荷を抑制できる。
上記造形装置の一例では、前記ガス性状調整部は、前記ヒューム除去流に含まれるガスの水素濃度を低減させるための水素低減部を更に有する。

上記構成によれば、ガスに含まれる水素が粉体層に接触することに起因する粉体層の脆化、いわゆる水素脆化を抑制することができる。
上記造形装置の一例では、前記ガス性状調整部は、前記ガスの酸素濃度を低減させるための複数の装置が直列に接続された構造及び前記ガスの水蒸気濃度を低減させるための複数の装置が直列に接続された構造の少なくとも一方を備える。

上記構成によれば、１台で低減させるよりも酸素濃度や水蒸気濃度の低減量を高めることができる。
上記造形装置の一例では、前記ガス性状調整部は、前記循環路に設けられ、前記ガス性状調整部は、前記ガスの酸素濃度を低減させるための酸素低減部及び前記ガスの水蒸気濃度を低減させるための水蒸気低減部を有し、前記酸素低減部は酸素を吸着する触媒を備え、前記循環路において前記水蒸気低減部は前記酸素低減部よりも前記ガスの流れ方向の下流に設けられている。

上記構成によれば、ガスに含まれる酸素及び水蒸気を低減させる場合に触媒を備えた酸素低減部を用いることで、水蒸気低減部のメンテナンスの頻度を低下させることができる。

本発明によれば、ヒュームを除去しつつ、材料の酸化を抑制することができる。

造形装置の一実施形態において、その概略構成を示す図。 同実施形態の造形装置のチャンバー内のガスのヒューム除去流を示す斜視図。 同実施形態の造形装置のチャンバー内のガスのヒューム除去流を示す側面図。 同実施形態の造形装置におけるガス性状調整部の構成を示すブロック図。 造形装置の変形例におけるチャンバー内のガスのヒューム除去流を示す斜視図。 造形装置の変形例におけるチャンバー内のガスのヒューム除去流を示す斜視図。 造形装置の変形例におけるチャンバー内のガスのヒューム除去流を示す斜視図。 造形装置の変形例におけるチャンバー内のガスのヒューム除去流を示す斜視図。 造形装置の変形例におけるチャンバー内のガスのヒューム除去流を示す側面図。 造形装置の変形例におけるチャンバー内のガスのヒューム除去流を示す斜視図。 造形装置の変形例におけるチャンバー内のガスのヒューム除去流を示す斜視図。 造形装置の変形例におけるチャンバー内のガスのヒューム除去流を示す斜視図。 造形装置におけるガス性状調整部の変形例の構成を示すブロック図。 造形装置の変形例におけるチャンバー内のガスのヒューム除去流を示す側面図。 造形装置の変形例におけるチャンバー内のガスのヒューム除去流を示す上面図。

（第１の実施形態）
以下、図１〜図４を参照して、造形装置の第１の実施形態について説明する。
図１に示すように、造形装置１は、三次元物体の造形を行う造形部２０と、造形部２０に不活性ガスを供給するヒューム除去流形成部２６と、循環されるガス性状を調整するガス性状調整部６０と、を備えている。造形部２０の内部（以下、「チャンバー２０ａ」という）には、不活性ガスが充填されている。不活性ガスとしてはＡｒガスが用いられている。なお、ヒューム除去流はラミナフローと呼ばれるものも含む概念である。

造形部２０は、造形される三次元造形物Ｏを支持する造形テーブル２２を有するコンテナ２１と、造形テーブル２２上に粉状材料Ｍからなる粉体層２５を所定の厚さで積層するリコータ２４と、造形テーブル２２上の粉体層２５にレーザ光を照射するレーザ照射部１０と、を備えている。

コンテナ２１の造形テーブル２２は、上下に昇降可能であって、粉体層２５が一層固化される毎に一層分降下する。造形テーブル２２の上面には、三次元造形物Ｏの載置台となる造形プレート２３が設置されている。

リコータ２４は、粉体層２５が一層固化される毎に、粉体層２５を一層分の厚みだけ造形プレート２３上に積層する。造形テーブル２２（造形プレート２３）上に積層された粉体層２５のレーザ照射部１０側の面はレーザが照射されるレーザ照射面２５ａである。

レーザ照射部１０は、図示しないレーザ発振器から出射されたレーザを、ガルバノミラー等の走査系によって走査することで、粉体層２５のレーザ照射面２５ａの所望の位置に照射する。

ヒューム除去流形成部２６は、チャンバー２０ａ内に新たな不活性ガスを供給するとともに、チャンバー２０ａ内に供給された不活性ガスを循環させる。ヒューム除去流形成部２６は、このように不活性ガスを循環させる循環経路５０を備えている。

ヒューム除去流形成部２６は、チャンバー２０ａ内にヒュームを除去するための不活性ガスを吐出する複数の吐出口３１を有する吐出部３０と、吐出口３１から吐出された不活性ガスを吸引する複数の吸引口４１を有する吸引部４０と、を備えている。ヒューム除去流形成部２６は、複数の吐出口３１から吐出されるガスにより粉体層２５の上方にレーザ照射面２５ａに沿ったヒューム除去流Ｆを形成する。なお、ヒューム除去流Ｆは、レーザ照射面２５ａに沿って、粉体層２５の上方に層状に形成されるガスの流れである。

循環経路５０は、チャンバー２０ａ内を経由する吐出口３１から吸引口４１までの第１経路５１と、チャンバー２０ａ外を経由する吸引口４１から吐出口３１までの第２経路５２と、を備えている。第２経路５２は、吸引口４１及び吐出口３１を連通し不活性ガスを吸引口４１から吐出口３１に循環させる循環路に相当する。

図２に示すように、粉体層２５の上方には、ヒューム除去流形成部２６によってヒューム除去流Ｆが形成される。ここで、レーザ照射面２５ａに沿ったヒューム除去流Ｆの流れ方向を第１の方向Ｄ１とし、レーザ照射面２５ａに沿う方向であって第１の方向Ｄ１と直交する方向を第２の方向Ｄ２とする。また、ヒューム除去流Ｆの高さや幅は、本発明の目的を達成可能な流速以上である範囲により規定されるものであり、造形材料や造形方法等によって定められるものである。

吐出口３１及び吸引口４１は、第１の方向Ｄ１において粉体層２５を挟む位置で互いに対向する態様で吐出部３０及び吸引部４０に配設されている。第２の方向Ｄ２における吐出口３１の開口範囲Ｗ１ａ及び吸引口４１の開口範囲Ｗ１ｂの各々は、同じく第２の方向Ｄ２における粉体層２５の幅Ｗ０よりも広い（Ｗ１ａ＞Ｗ０，Ｗ１ｂ＞Ｗ０）。すなわち、第２の方向Ｄ２におけるヒューム除去流Ｆの幅Ｗ１は、同じく第２の方向Ｄ２における粉体層２５の幅Ｗ０よりも広い。そして、吐出部３０及び吸引部４０は、チャンバー２０ａの対向する側壁２０ｂにそれぞれ配置されている。

図３に示すように、ヒューム除去流形成部２６は、スパッタが飛散する高さＨ０を含む高さＨ１にヒューム除去流Ｆを形成するように設定されている。
図４に示すように、ガス性状調整部６０は、循環経路５０を循環する不活性ガスに含まれる酸素濃度を低下させる酸素低減部６１，６２を２個備えている。第１酸素低減部６１及び第２酸素低減部６２は、上流側から第１酸素低減部６１、第２酸素低減部の順に直列に接続されている。第１酸素低減部６１及び第２酸素低減部６２は、酸素を吸着する触媒を有している。

また、ガス性状調整部６０は、第２酸素低減部６２の後段に直列に循環経路５０を循環する不活性ガスに含まれる水蒸気の濃度を低下させる水蒸気低減部６３，６４を２個備えている。第１水蒸気低減部６３及び第２水蒸気低減部６４は、上流側から第１水蒸気低減部６３、第２水蒸気低減部６４の順に直列に接続されている。第１水蒸気低減部６３は、水蒸気を除去する中空糸膜を含むフィルタを有している。第２水蒸気低減部６４は、水蒸気を吸着するシリカゲルを含むフィルタを有している。

循環経路５０のガス性状調整部６０の後段には、新しいガスを供給する供給部６６が設けられている。供給部６６は、造形装置１が作動している間、タンク６７から新しいガスを一定量ずつ循環経路５０に導入する。また、循環経路５０のガス性状調整部６０の前段には、微粉除去フィルタ５３が設けられている。微粉除去フィルタ５３は、吸引口４１から吸引された不活性ガスに含まれる微小粉末等の除去するフィルタである。ガス性状調整部６０に不活性ガスを導入する前に微小粉末等を除去することでガス性状調整部６０における目詰まり等を抑制することができ、フィルタ等の交換頻度を低減することができる。

次に、図１〜図４を参照して、上記のように構成された造形装置の動作について説明する。
造形装置は、粉状材料Ｍからなる粉体層２５を積層する処理と、粉体層２５のレーザ照射面２５ａに対してレーザを照射して粉体層２５を部分的に固化させる処理とを交互に繰り返すことにより三次元造形物Ｏを製造する。

レーザを粉体層２５に照射する際には、ガス性状調整部６０によって酸素濃度及び水蒸気濃度が低減された不活性ガスによってレーザ照射面２５ａに沿ったヒューム除去流Ｆが形成される。上述したように、このヒューム除去流Ｆの幅Ｗ１は、粉体層２５の幅Ｗ０よりも広く設定されている。また、ヒューム除去流Ｆの高さＨ１は、スパッタが飛散する高さＨ０を含む高さＨ１に設定されている。

粉体層２５のレーザ照射面２５ａにレーザが照射されると、レーザ照射部位からヒュームが発生するとともに、スパッタが飛散する。レーザ照射部位から発生したヒュームは、ヒューム除去流Ｆによってただちに流されるので、上昇してレーザの経路を遮ることはなく吸引口４１から吸引される。また、レーザ照射部位から飛散したスパッタは、酸素濃度及び水蒸気濃度が低減されたヒューム除去流Ｆ内に飛散するため、飛散中における酸化を抑制することができ、酸化したスパッタが落下することも抑制することができる。さらに、ガス性状調整部６０により酸素濃度及び水蒸気濃度が低減された不活性ガスによりヒューム除去流Ｆが形成されるため、ヒューム除去流Ｆによる粉体層２５の粉状材料Ｍの酸化が抑制される。このように酸素濃度及び水蒸気濃度が低減された不活性ガスをチャンバー２０ａ内に流しながら三次元造形物Ｏを造形することで、粉状材料Ｍが酸化、すなわち三次元造形物Ｏの酸化を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）粉体層２５の上方に流れるヒューム除去流Ｆによりヒュームを除去しつつ、ガス性状調整部６０を通じて循環する不活性ガスの酸素濃度や水蒸気濃度を低減させることにより、粉体層２５の酸化を抑制することができる。

（２）ヒューム除去流Ｆの幅Ｗ１が粉体層２５の幅Ｗ０よりも広いため、ヒューム除去流Ｆがレーザ照射面２５ａの全体にわたり接触しやすくなる。このため、ヒューム除去流Ｆによる酸化抑制機能が高められる。

（３）吐出口３１と吸引口４１とが粉体層２５を挟んで対向するように配置されているため、吐出口３１から吐出された不活性ガスを吸引口４１によって効率的に回収して循環経路５０に流すことができる。したがって、ガス性状調整部６０による酸素濃度の低減機能や水蒸気濃度の低減機能を効果的に発揮することができる。

（４）スパッタが粉体層２５の上方においてレーザ照射面２５ａから離れた位置まで飛散する場合でも、スパッタの飛散する高さＨ０を含む範囲にヒューム除去流Ｆが流されることでスパッタの酸化を抑制することができる。

（５）新たな不活性ガスを加えることで、酸素濃度の低減や水蒸気濃度の低減を容易に行うことができる。
（６）酸素低減部６１，６２及び水蒸気低減部６３，６４をそれぞれ２個設けて、直列接続したので、それぞれ１個で低減させるよりも酸素濃度や水蒸気濃度の低減量を高めることができる。

（７）。不活性ガスに含まれる酸素及び水蒸気を低減させる場合に、触媒方式の酸素低減部６１を用いることで、水蒸気低減部６３，６４のメンテナンスの頻度を低下させることができる。

（第２の実施形態）
以下、図１４及び図１５を参照して、造形装置の第２の実施形態について説明する。この実施形態の造形装置は、ガスを吐出する吐出口がレーザ照射面の上方に位置している点が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１４に示すように、ヒューム除去流形成部１２６は、チャンバー２０ａ内にヒュームを除去するための不活性ガスを吐出する吐出口１３１，１３２を有する吐出部１３０と、吐出口１３１，１３２から吐出された不活性ガスを吸引する複数の吸引口１４１を有する吸引部１４０ａ，１４０ｂと、を備えている。吐出部１３０は、チャンバー２０ａの上面又は上面近傍に設けられている。吐出口１３１，１３２は、レーザ照射面２５ａに対向する態様で吐出部１３０に配設されている。第１吐出口１３１は、レーザ照射面２５ａの中央部分に対向する位置に設けられている。第２吐出口１３２は、レーザ照射面２５ａの中央部分を除いたほぼ全面に亘って間隔をあけて複数設けられている。第２吐出口１３２は、レーザ照射面２５ａに沿う方向における位置が互いに異なる。第１吐出口１３１の口径は、第２吐出口１３２の口径よりも大きい。

吸引口１４１は、レーザ照射面２５ａに沿う方向において粉体層２５を挟む位置で互いに対向する態様で吸引部１４０ａ，１４０ｂに配設されている。すなわち、吸引部１４０ａ，１４０ｂは、粉体層２５を挟む位置で互いに対向する位置にそれぞれ配置されている。吸引部１４０ａ，１４０ｂは、チャンバー２０ａの対向する側壁２０ｂにそれぞれ配置されている。

ヒューム除去流形成部１２６は、複数の吐出口１３１，１３２から吐出される不活性ガスにより粉体層２５のレーザ照射面２５ａに向かうヒューム除去流Ｆ４，Ｆ５と、レーザ照射面２５ａに沿うヒューム除去流Ｆを形成する。すなわち、ヒューム除去流形成部１２６は、レーザ照射面２５ａの上方から吐出されたガスＦ４，Ｆ５がレーザ照射面２５ａ近傍でレーザ照射面２５ａに沿う方向に変わることでヒューム除去流Ｆを形成する。

図１５に示すように、この実施形態の造形装置は、レーザ照射面２５ａを第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２とにおいてそれぞれ２分割することで４分割して、４分割された各領域に対してレーザ照射部１０がそれぞれレーザ光を照射する造形装置である。ここで、レーザ照射面２５ａに沿ったヒューム除去流Ｆの流れ方向を第１の方向Ｄ１とし、レーザ照射面２５ａに沿う方向であって第１の方向Ｄ１と直交する方向を第２の方向Ｄ２とする。

吸引口１４１は、吸引部１４０ａ，１４０ｂにおいて第２の方向Ｄ２に沿って並んで設けられている。これら吸引口１４１の配置範囲は、ヒューム除去流Ｆの流れる領域の面積がレーザ照射面２５ａ近傍において粉体層２５の面積と同じとなるように構成されている。

次に、上記のように構成された造形装置の動作について説明する。
粉体層２５のレーザ照射面２５ａにレーザが照射されると、レーザ照射部位からヒュームが発生するとともに、スパッタが飛散する。レーザ照射部位から発生したヒュームは、吐出口１３１，１３２から吐出されてレーザ照射面２５ａに向かうヒューム除去流Ｆ４，Ｆ５によって上昇を妨げられ、レーザ照射面２５ａに沿うヒューム除去流Ｆによって流されて吸引口１４１から吸引される。また、レーザ照射部位から飛散したスパッタは、酸素濃度及び水蒸気濃度が低減されたヒューム除去流Ｆ４，Ｆ５，Ｆ内に飛散するため、飛散中における酸化を抑制することができ、酸化したスパッタが落下することも抑制することができる。さらに、ガス性状調整部６０により酸素濃度及び水蒸気濃度が低減された不活性ガスによりヒューム除去流Ｆ４，Ｆ５，Ｆが形成されるため、ヒューム除去流Ｆ４，Ｆ５，Ｆによる粉体層２５の粉状材料Ｍの酸化が抑制される。このように酸素濃度及び水蒸気濃度が低減された不活性ガスをチャンバー２０ａ内に流しながら三次元造形物Ｏを造形することで、粉状材料Ｍが酸化、すなわち三次元造形物Ｏの酸化を抑制することができる。

なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第１の実施形態では、レーザ照射面２５ａの全体を覆うようにヒューム除去流Ｆを形成したが、ヒューム除去流Ｆの幅を積層処理及び固化処理を終えて製造される最終的な三次元造形物Ｏの最大幅よりも広く且つ粉体層２５の幅Ｗ０よりも狭くしてもよい。例えば、図５に示すように、ヒューム除去流形成部２６は、第２の方向Ｄ２におけるヒューム除去流Ｆの幅Ｗ２が、第２の方向Ｄ２における三次元造形物Ｏの最大幅Ｗｍａｘよりも広く且つ第２の方向Ｄ２における粉体層２５の幅Ｗ０よりも狭くなる（Ｗｍａｘ＜Ｗ２＜Ｗ０）ように構成されている。具体的には、吐出部３０には、不活性ガスを吐出する吐出口３１を選択する吐出口選択部３２が設けられている。また、吸引部４０には、不活性ガスを吸引する吸引口４１を選択する吸引口選択部４２が設けられている。吐出口選択部３２により選択された吐出口３１は開口状態とされる一方、選択されていない吐出口３１は閉口状態にされる。また、吸引口選択部４２により選択された吸引口４１は開口状態とされる一方、選択されていない吸引口４１は閉口状態とされる。そして、吐出口選択部３２及び吸引口選択部４２は、三次元造形物Ｏの最大幅Ｗｍａｘよりも広く且つ粉体層２５の幅Ｗ０よりも狭い範囲となるように、吐出口３１及び吸引口４１を選択して開口状態とする。このとき、吐出口３１及び吸引口４１は、吐出口３１の開口範囲Ｗ２ａ及び吸引口４１の開口範囲Ｗ２ｂの各々は、三次元造形物Ｏの最大幅Ｗｍａｘよりも広く且つ粉体層２５の幅Ｗ０よりも狭い（Ｗｍａｘ＜Ｗ２ａ＜Ｗ０，Ｗｍａｘ＜Ｗ２ｂ＜Ｗ０）。このような構成によれば、ヒューム除去流Ｆの幅Ｗ２を粉体層２５の幅Ｗ０よりも狭くできるので、不活性ガスの循環量を少なくすることができる。

・また、ヒューム除去流Ｆの幅をレーザ照射領域に合わせてもよい。例えば、図６に示すように、ヒューム除去流形成部２６は、第２の方向Ｄ２におけるヒューム除去流Ｆの幅Ｗ３が、第２の方向Ｄ２におけるレーザ照射領域の幅ＷＬよりも若干長くなるように不活性ガスを吐出する。すなわち、ヒューム除去流形成部２６は、レーザ照射面２５ａにおけるレーザ照射領域の上方に対して選択的にガスを吐出することによりヒューム除去流Ｆを形成する。具体的には、吐出部３０には、不活性ガスを吐出する吐出口３１を選択する吐出口選択部３２が設けられている。また吸引部４０には、不活性ガスを吸引する吸引口４１を選択する吸引口選択部４２が設けられている。そして、吐出口選択部３２及び吸引口選択部４２は、レーザ照射領域の幅ＷＬを含む範囲となるように、レーザ照射位置の移動に応じて吐出口３１及び吸引口４１を選択して開口状態と閉口状態とを切り替える。このとき、吐出口３１の開口範囲Ｗ３ａ及び吸引口４１の開口範囲Ｗ３ｂの各々は、レーザ照射領域の幅ＷＬと略同じ長さになっている（Ｗ３ａ≒ＷＬ，Ｗ３ｂ≒ＷＬ）。このような構成によれば、ヒューム除去流Ｆの幅Ｗ２を粉体層２５の幅Ｗ０よりもかなり狭くできるので、不活性ガスの循環量をさらに少なくすることができる。

・また、ヒューム除去流Ｆの幅をレーザ照射領域に合わせる際に、吐出口選択部３２及び吸引口選択部４２によって吐出口３１及び吸引口４１を選択するのではなく、吐出部３０と吸引部４０とを移動させるようにしてもよい。例えば、図７に示すように、ヒューム除去流形成部２６は、レーザ照射領域が吐出口３１及び吸引口４１によって挟まれるように、レーザ照射領域の位置変化に応じて吐出部３０及び吸引部４０を第２の方向Ｄ２に移動させる駆動部３３，４３を備えている。ヒューム除去流Ｆの幅Ｗ３が、第２の方向Ｄ２においてレーザ照射領域の幅ＷＬよりも若干長くなっている。すなわち、吐出部３０及び吸引部４０は、第２の方向Ｄ２においてレーザ照射領域の幅ＷＬに合わせた大きさとなっている。このとき、吐出口３１の開口範囲Ｗ３ａ及び吸引口４１の開口範囲Ｗ３ｂの各々は、レーザ照射領域の幅ＷＬと略同じ長さとなっている（Ｗ３ａ≒ＷＬ，Ｗ３ｂ≒ＷＬ）。このような構成によれば、ヒューム除去流Ｆの幅Ｗ３を粉体層２５の幅Ｗ０よりもかなり狭くできるので、不活性ガスの循環量をさらに少なくすることができる。また、不活性ガスの酸素濃度及び水蒸気濃度の低減量をさらに抑制することができる。

・上記第１の実施形態では、スパッタが飛散する高さＨ０を含む高さＨ１にヒューム除去流Ｆを形成したが、造形する三次元造形物Ｏの変更に伴ってスパッタの飛散する高さＨ０が変化することに応じてヒューム除去流Ｆの高さを変更してもよい。スパッタが飛散する高さＨ０は、粉状材料Ｍの材質や、レーザの出力・光径等によって異なる。そこで、図８に示すように、ヒューム除去流Ｆの高さＨ２をスパッタの飛散する高さＨ０に合わせて変更可能な構成を採用する。具体的には、ヒューム除去流形成部２６は、粉体層２５の上方においてレーザ照射面２５ａに近い位置に不活性ガスを吐出する一対の第１の吐出口３１ａと、粉体層２５の上方において第１の吐出口３１ａよりもレーザ照射面２５ａから離れた位置にある一対の第２の吐出口３１ｂとを吐出口３１として含む。吐出部３０には、不活性ガスを吐出する吐出口３１（第１の吐出口３１ａ、第２の吐出口３１ｂ）を選択する吐出口選択部３２が設けられている。そして、吐出口選択部３２は、スパッタが飛散する高さＨ０を含む範囲となるように、三次元造形物Ｏに応じて第２の吐出口３１ｂから不活性ガスが吐出される状態（開口状態）と不活性ガスの吐出が停止された状態（閉口状態）とを切り替える。なお、吐出口選択部３２が切替部に相当する。このような構成によれば、レーザ照射領域から上方に飛散したスパッタが第２の吐出口３１ｂの高さまで達する場合には、第２の吐出口３１ｂから吐出された不活性ガスの雰囲気中にスパッタが存在するようになるため、スパッタの酸化を抑制することができる。その一方、スパッタが飛散しても第２の吐出口３１ｂの高さにまで到達しない場合には、第２の吐出口からのガスの吐出を停止することでガスの循環量を低減することができる。すなわち、スパッタの飛散範囲に応じてガスの循環量を調整することができるため、ガスの循環量を必要最小限に抑えることが可能となる。

・さらに、吐出口選択部３２が第２の吐出口３１ｂの高さ方向において段階的に開口状態と閉口状態とを選択してヒューム除去流Ｆの高さＨ２を細かく変更してもよい。このような構成によれば、スパッタの飛散する高さＨ０に合わせてヒューム除去流Ｆの幅Ｗ２を段階的に変更することができるので、不活性ガスの循環量をさらに少なくすることができる。

・また、ヒューム除去流Ｆの高さＨ０の変更において、図８に示すように、吐出口３１の選択とともに、吸引口４１も選択するようにしてもよい。具体的には、ヒューム除去流形成部２６は、粉体層２５の上方においてレーザ照射面２５ａに近い位置に不活性ガスを吸引する第１の吸引口４１ａと、粉体層２５の上方において第１の吸引口４１ａよりもレーザ照射面２５ａから離れた位置にある第２の吸引口４１ｂとを吸引口４１として含む。吸引部４０には、不活性ガスを吸引する吸引口４１（第１の吸引口４１ａ、第２の吸引口４１ｂ）を選択する吸引口選択部４２が設けられている。そして、吸引口選択部４２は、スパッタが飛散する高さＨ０を含む範囲となるように、第２の吸引口４１ｂから不活性ガスが吸引される状態（開口状態）と不活性ガスの吸引が停止された状態（閉口状態）とを切り替える。吸引口選択部４２は、吐出口選択部３２が開口状態とする吐出口３１と対向する位置にある吸引口４１を開口状態とする。このような構成によれば、ヒューム除去流Ｆの高さＨ２を吐出口３１の吐出から吸引口４１の吸引までの間において確実に形成することができる。

・上記第１の実施形態において、ヒューム除去流Ｆよりも粉体層２５のさらに上方においてヒューム除去流Ｆと同方向に流れるヒューム除去流Ｆを形成してもよい。例えば、図９に示すように、ヒューム除去流形成部２６は、第１の吐出口３１ａを有する第１の吐出部３０ａと、第１の吐出口３１ａが吐出する不活性ガスよりも粉体層２５のさらに上方に不活性ガスを吐出する第２の吐出口３１ｂを有する第２の吐出部３０ｂとを備えている。また、ヒューム除去流形成部２６は、吸引部４０として、第１の吐出口３１ａに対応する第１の吸引口４１ａを有する第１の吸引部４０ａと、第２の吐出口３１ｂに対応する第２の吸引口４１ｂを有する第２の吸引部４０ｂとを備えている。第２の吐出部３０ｂの第２の吐出口３１ｂは、ガス性状調整部６０を迂回する迂回路５４を介して第２の吸引口４１ｂと連通されている。迂回路５４は、ガス性状調整部６０を通過せず酸素濃度及び水蒸気濃度が低下されていない不活性ガスがファン（ブロワ）５５によって循環されている。第１の吐出部３０ａから酸素濃度及び水蒸気濃度が低減された不活性ガスが吐出されることによって高さＨ２のヒューム除去流Ｆ１が形成され、第２の吐出部３０ｂから酸素濃度及び水蒸気濃度が低減されていない不活性ガスが吐出されることによってヒューム除去流Ｆ１の上方に高さＨ２から高さＨ３まで（Ｈ２−Ｈ３）のヒューム除去流Ｆ２が形成される。この高さＨ２は、スパッタの飛散する高さＨ０を含む高さ（Ｈ３＞Ｈ０）であることが望ましい。このような構成によれば、粉体層２５の上方のうちレーザ照射面２５ａに近い部分、すなわち粉体層２５の酸化抑制に寄与しやすい部分に対して選択的に、ガス性状調整部６０により調整されたガスによるヒューム除去流Ｆ１が形成されるようになるため、ガス性状調整部６０により調整される不活性ガスの量を低減することができる。

・また、図９に示した第２の吸引口４１ｂは第１の吸引口４１ａで兼ねてもよい。
・図８及び図９に示したように、吐出口３１に第１の吐出口３１ａと第２の吐出口３１ｂを含む場合に、第２の吐出口３１ｂの不活性ガスの吐出圧を第１の吐出口３１ａの吐出圧よりも高く設定してもよい。このような構成によれば、第１の吐出口３１ａから吐出される不活性ガスによって形成されるヒューム除去流Ｆ１よりも流速の大きいヒューム除去流Ｆ２が第２の吐出口３１ｂから吐出される不活性ガスにより形成される。このため、この流速の大きいヒューム除去流Ｆ２により、レーザ照射領域に向けて流れ込もうとする高濃度の酸素や水蒸気の流れが遮蔽されることで、粉体層２５の酸化抑制機能が向上する。また、第１の吐出口３１ａ及び第２の吐出口３１ｂの双方の吐出圧を高めるようにした場合と比較して、吐出圧を高めることに伴うエネルギ消費量の増大を抑えることができる。

・上記構成において、循環する不活性ガスの一部を粉体層２５の上方から粉体層２５に向けて吐出することにより、レーザ照射面２５ａにおけるレーザ照射領域の周囲の少なくとも一部を囲む不活性ガスの流れを形成するための吐出部を更に備えてもよい。例えば、図１０に示す構成では、図６に示した構成に加えて、不活性ガスを吐出する吐出部７０を備えている。吐出部７０は、チャンバー２０ａの天井に配置され、レーザ照射領域の第２の方向Ｄ２における移動に伴って吐出部７０も移動する。吐出部７０は、レーザの通過位置を避けて配置される。吐出部７０は、ガス性状調整部６０において酸素濃度及び水蒸気濃度が低減された不活性ガスを吐出する。吐出部３０から第２の方向Ｄ２において幅Ｗ３のヒューム除去流Ｆが吐出されるときには、幅Ｗ３のヒューム除去流Ｆを覆うエアカーテンＡＣのように吐出される。なお、吐出部７０自体は移動せず、吐出口（図示略）の向きを変更することで、エアカーテンＡＣを形成してもよい。このような構成によれば、レーザ照射領域に向けて流れ込もうとする高濃度の酸素や水蒸気の流れが、レーザ照射領域の周囲を囲む不活性ガスの流れ（エアカーテンＡＣ）により遮蔽されるため、粉体層２５の酸化抑制機能が向上する。

また、図１１に示す構成では、図７に示した構成に加えて、不活性ガスを吐出する吐出部７０を備えている。吐出部３０及び吸引部４０はレーザ照射領域の移動に合わせて移動する。吐出部７０は、レーザ照射領域、及び吐出部３０、吸引部４０の移動に伴って移動しつつ、エアカーテンＡＣのように不活性ガスを吐出する。なお、吐出部７０自体は移動せず、吐出口（図示略）の向きを変更することで、エアカーテンＡＣを形成してもよい。

・上記構成において、リコータ２４に吐出部を更に設けてもよい。例えば、図１２に示すように、リコータ２４は、レーザ照射面２５ａから退避した位置においてレーザ照射面２５ａ側の面の上方に吐出部８０が設けられている。吐出部８０は、吐出部３０の設けられる位置よりも高い位置に設定されている。そして、吐出部８０から吐出される不活性ガスのヒューム除去流Ｆ３は、吐出部３０から吐出される不活性ガスのヒューム除去流Ｆと直交する方向となっている。このような構成によれば、レーザ照射領域に吐出部８０を近づけた状態で吐出部８０から不活性ガスを吐出することができるため、フュームの除去機能と粉体層２５の酸化抑制機能とを高めることができる。

・上記第２の実施形態では、４分割された各領域に対してレーザ照射部１０がそれぞれレーザ光を照射する造形装置としたが、レーザ光の数及び照射領域の数はそれぞれ任意に変更可能である。

・上記第２の実施形態では、第１吐出口１３１を１個設けたが、第１吐出口１３１を複数設けてもよい。例えば、複数の第１吐出口１３１を第２の方向Ｄ２に並べて設けてもよい。

・上記第２の実施形態では、第１吐出口１３１の口径を第２吐出口１３２の口径よりも大きく形成したが、第１吐出口１３１の口径を第２吐出口１３２の口径と同じに形成してもよい。

・上記第２の実施形態では、ヒューム除去流Ｆの流れる領域の面積が粉体層２５の面積と同じとなるように構成したが、ヒューム除去流Ｆの流れる領域の面積が粉体層２５の面積よりも広くなるように構成してもよい。例えば、第２の方向Ｄ２において吸引口１４１の配置範囲が粉体層２５の範囲よりも大きくなるように吸引部１４０ａ，１４０ｂを設ける。

・上記第２の実施形態において、第１の方向Ｄ１において粉体層２５を挟む位置で互いに対向するように２個の吸引部１４０ａ，１４０ｂに加えて、第２の方向Ｄ２において粉体層２５を挟む位置で互いに対向するように２個の吸引部１４０ｃ，１４０ｄを設けてもよい。このようにすれば、ヒューム除去流がレーザ照射面２５ａ全体に亘り更に接触しやすくなるため、ヒューム除去流による粉体層の酸化抑制機能が更に高められる。

・上記各実施形態において、吐出口３１，１３２の数量、間隔は適宜変更可能である。
・上記各実施形態において、吸引口４１，１４１の数量、間隔は適宜変更可能である。
・上記各実施形態では、ガス性状調整部６０を循環経路５０の第２経路５２（循環路）上に設けた。しかしながら、ヒューム除去流Ｆに含まれるガスの酸素濃度及び水蒸気濃度を低減することができれば、ガス性状調整部６０を第２経路５２に限らず、吐出部３０，１３０、吸引部４０，１４０ａ，１４０ｂ、及びヒューム除去流形成部２６のいずれに設けてもよい。

・上記構成において、ガス性状調整部６０に循環経路５０を流れる不活性ガスの水素濃度を低減させるための水素低減部を更に有してもよい。例えば、図１３に示すように、ガス性状調整部６０の第２水蒸気低減部６４の後段に水素低減部６５を設ける。このような構成によれば、不活性ガスに含まれる水素が粉体層２５に接触することに起因する粉体層２５の脆化、いわゆる水素脆化を抑制することができる。

・上記各実施形態では、酸素低減部６１，６２を２個備えたが、酸素低減部を１個にしてもよい。
・上記各実施形態では、水蒸気低減部６３，６４を２個備えたが、水蒸気低減部を１個にしてもよい。

・上記各実施形態では、酸素濃度及び水蒸気濃度の両方を低減したが、酸素濃度又は水蒸気濃度のいずれか一方のみを低減するようにしてもよい。
・上記各実施形態では、新たな不活性ガスを循環路に供給する供給部６６を備えたが、供給部６６の構成を省略してもよい。

・上記各実施形態では、チャンバー２０ａ内に充填される不活性ガスとしてＡｒガスを用いたがＡｒガスに限らず、ＨｅガスやＮｅガス、Ｎガス等を用いてもよい。また、チャンバー２０ａ内に充填されるガスとしてＣＯガスを用いてもよい。さらに、水素脆性の可能性が低ければ、チャンバー内に充填されるガスとしてＨガスを用いてもよい。

・上記各実施形態では、レーザを粉状材料Ｍに照射することで粉状材料Ｍを部分的に固化させて三次元造形物Ｏを製造したが、レーザに代えて粒子線又は電磁波を粉状材料Ｍに照射することで粉状材料Ｍを部分的に固化させて三次元造形物Ｏを製造してもよい。

１…造形装置、１０…レーザ照射部、２０…造形部、２０ａ…チャンバー、２０ｂ…側壁、２１…コンテナ、２２…造形テーブル、２３…造形プレート、２４…リコータ、２５…粉体層、２５ａ…レーザ照射面、２６…ヒューム除去流形成部、３０…吐出部、３０ａ…第１の吐出部、３０ｂ…第２の吐出部、３１…吐出口、３１ａ…第１の吐出口、３１ｂ…第２の吐出口、３２…吐出口選択部、３３…駆動部、４０…吸引部、４０ａ…第１の吸引部、４０ｂ…第２の吸引部、４１…吸引口、４１ａ…第１の吸引口、４１ｂ…第２の吸引口、４２…吸引口選択部、４３…駆動部、５０…循環経路、５１…第１経路、５２…第２経路、５３…微粉除去フィルタ、５４…迂回路、５５…ファン、６０…ガス性状調整部、６１…第１酸素低減部、６２…第２酸素低減部、６３…第１水蒸気低減部、６４…第２水蒸気低減部、６５…水素低減部、６６…供給部、６７…タンク、７０…吐出部、８０…吐出部、１３０…吐出部、１３１…第１吐出口、１３２…第２吐出口、１４０ａ，１４０ｂ…吸引部、１４１…吸引口、Ｆ，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５…ヒューム除去流、Ｍ…粉状材料、Ｏ…三次元造形物。

Claims (22)

1. 粉状材料からなる粉体層を積層する処理と、前記粉体層のレーザ照射面に対してレーザを照射して前記粉体層を部分的に固化させる処理とを交互に繰り返すことにより三次元造形物を製造する造形装置であって、
   ヒュームを除去するためのガスを吐出する吐出口を有する吐出部、当該吐出口から吐出されたガスを吸引する吸引口を有する吸引部、及び当該吸引口及び前記吐出口を連通し前記ガスを前記吸引口から前記吐出口に循環させる循環路を含み、前記吐出口から吐出された前記ガスにより前記粉体層の上方に前記レーザ照射面に沿ったヒューム除去流を形成するためのヒューム除去流形成部と、
   前記ヒューム除去流に含まれるガスの酸素濃度及び水蒸気濃度の少なくとも一方を低減させるためのガス性状調整部と、を備える
   造形装置。
2. 前記レーザ照射面に沿う前記ヒューム除去流の流れ方向を第１の方向とし、前記レーザ照射面に沿う方向であって前記第１の方向と直交する方向を第２の方向としたとき、前記ヒューム除去流形成部は、当該第２の方向における前記ヒューム除去流の幅が、同じく第２の方向における前記粉体層の幅と同じ、又は該幅よりも広くなるように構成されている
   請求項１に記載の造形装置。
3. 前記吐出口及び前記吸引口は、前記第１の方向において前記粉体層を挟む位置で互いに対向する態様で前記吐出部及び前記吸引部に配設されており、前記第２の方向における前記吐出口の開口範囲及び前記吸引口の開口範囲の各々は、同じく第２の方向における前記粉体層の幅よりも広い
   請求項２に記載の造形装置。
4. 前記レーザ照射面に沿う前記ヒューム除去流の流れ方向を第１の方向とし、前記レーザ照射面に沿う方向であって前記第１の方向と直交する方向を第２の方向としたとき、前記ヒューム除去流形成部は、当該第２の方向における前記ヒューム除去流の幅が、前記第２の方向における前記三次元造形物の最大幅よりも広く且つ前記第２の方向における前記粉体層の幅よりも狭くなるように構成されている
   請求項１に記載の造形装置。
5. 前記吐出口及び前記吸引口は、前記第１の方向において前記レーザ照射面を挟む位置で互いに対向する態様で配置されており、前記第２の方向における前記吐出口の開口範囲及び前記吸引口の開口範囲の各々は、前記第２の方向における前記三次元造形物の最大幅よりも広く且つ前記第２の方向における前記粉体層の幅よりも狭い
   請求項４に記載の造形装置。
6. 前記ヒューム除去流形成部は、前記レーザ照射面におけるレーザ照射領域の上方において前記レーザ照射面に沿う方向におけるガスの流れる位置が互いに異なる複数の態様の前記ヒューム除去流を形成するように構成されている
   請求項１に記載の造形装置。
7. 前記レーザ照射面に沿う前記ヒューム除去流の流れ方向を第１の方向とし、前記レーザ照射面に沿う方向であって前記第１の方向と直交する方向を第２の方向としたとき、前記吐出口及び前記吸引口は、前記第１の方向において前記粉体層を挟む位置で互いに対向する態様で前記第２の方向に沿って複数並設されており、
   前記ヒューム除去流形成部は、前記レーザ照射領域を挟む位置にある前記吐出口及び前記吸引口により選択的にガスの吐出及び吸引が行われるように、前記複数の吐出口及び前記複数の吸引口のうちから、前記ガスを吐出する吐出口及び前記ガスを吸引する吸引口を選択する選択部を備える
   請求項６に記載の造形装置。
8. 前記ヒューム除去流形成部は、前記レーザ照射領域が前記吐出口及び前記吸引口によって挟まれるように、前記レーザ照射領域の位置変化に応じて前記吐出部及び前記吸引部を前記レーザ照射面に沿う方向であって前記ヒューム除去流の流れ方向と交差する方向に移動させる駆動部を備える
   請求項６に記載の造形装置。
9. 前記ヒューム除去流形成部は、循環する前記ガスの一部を前記粉体層の上方から当該粉体層に向けて吐出することにより、前記レーザ照射面におけるレーザ照射領域の周囲の少なくとも一部を囲むガスの流れを形成するための吐出部を更に備える
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の造形装置。
10. 前記ヒューム除去流形成部は、前記ガス性状調整部を迂回する迂回路を介して前記吸引口と連通され、前記ヒューム除去流よりも前記粉体層のさらに上方において前記レーザ照射面に沿う前記ヒューム除去流と同方向に流れるヒューム除去流を形成するための吐出口を備える
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の造形装置。
11. 前記粉体層の載置台に沿って移動しつつ前記粉体層を積層するためのリコータを備え、
    前記リコータは、前記ヒューム除去流よりも前記粉体層のさらに上方に前記レーザ照射面に沿う方向に向けて前記ヒューム除去流形成部に循環する前記ガスの一部を吐出するための吐出部を備える
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の造形装置。
12. 前記ヒューム除去流形成部は、第１の吐出口と、前記粉体層の上方において前記第１の吐出口よりも前記レーザ照射面から離れた位置にある第２の吐出口とを前記吐出口として含み、前記第２の吐出口から前記ガスが吐出される状態と当該ガスの吐出が停止された状態とを切り替える切替部を備える
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の造形装置。
13. 前記ヒューム除去流形成部は、第１の吐出口と、前記粉体層の上方において前記第１の吐出口よりも前記レーザ照射面から離れた位置にある第２の吐出口とを前記吐出口として含み、
    前記第２の吐出口のガスの吐出圧は前記第１の吐出口のガスの吐出圧よりも高い
    請求項１〜１２のいずれか一項に記載の造形装置。
14. 前記ヒューム除去流形成部は、前記レーザ照射面の上方から吐出されたガスが前記レーザ照射面近傍で前記レーザ照射面に沿う方向に変わることで前記ヒューム除去流を形成するものであって、前記ヒューム除去流の流れる領域の面積が前記レーザ照射面近傍において前記粉体層の面積と同じ、又は該面積よりも広くなるように構成されている
    請求項１に記載の造形装置。
15. 前記吐出口は、前記レーザ照射面の上方において前記レーザ照射面と対向する態様で前記吐出部に配設され、
    前記吸引口は、前記レーザ照射面に沿う方向において前記粉体層を挟む位置で互いに対向する態様で前記吸引部に配設される
    請求項１４に記載の造形装置。
16. 前記吐出部は、前記レーザ照射面に沿う方向における位置が互いに異なる複数の前記吐出口を有する
    請求項１５に記載の造形装置。
17. 前記ヒューム除去流形成部によって新たに循環される前記ガスを追加供給するための供給部を更に備える
    請求項１〜１６のいずれか一項に記載の造形装置。
18. 前記ガス性状調整部は、前記循環路に設けられ、
    前記供給部は、前記循環路において前記ガス性状調整部よりも前記ガスの流れ方向の下流側の部分に前記ガスを供給する
    請求項１７に記載の造形装置。
19. 前記ガス性状調整部は、前記ヒューム除去流に含まれるガスの水素濃度を低減させるための水素低減部を更に有する
    請求項１〜１８のいずれか一項に記載の造形装置。
20. 前記ガス性状調整部は、前記ガスの酸素濃度を低減させるための複数の装置が直列に接続された構造及び前記ガスの水蒸気濃度を低減させるための複数の装置が直列に接続された構造の少なくとも一方を備える
    請求項１〜１９のいずれか一項に記載の造形装置。
21. 前記ガス性状調整部は、前記循環路に設けられ、
    前記ガス性状調整部は、前記ガスの酸素濃度を低減させるための酸素低減部及び前記ガスの水蒸気濃度を低減させるための水蒸気低減部を有し、前記酸素低減部は酸素を吸着する触媒を備え、前記循環路において前記水蒸気低減部は前記酸素低減部よりも前記ガスの流れ方向の下流に設けられている
    請求項１〜２０のいずれか一項に記載の造形装置。
22. 粉状材料からなる粉体層を積層する処理と、前記粉体層の照射面に対して粒子線又は電磁波を照射して前記粉体層を部分的に固化させる処理とを交互に繰り返すことにより三次元造形物を製造する造形装置であって、
    ヒュームを除去するためのガスを吐出する吐出口を有する吐出部、当該吐出口から吐出されたガスを吸引する吸引口を有する吸引部、及び当該吸引口及び前記吐出口を連通し前記ガスを前記吸引口から前記吐出口に循環させる循環路を含み、前記吐出口から吐出された前記ガスにより前記粉体層の上方に前記照射面に沿ったヒューム除去流を形成するためのヒューム除去流形成部と、
    前記ヒューム除去流に含まれるガスの酸素濃度及び水蒸気濃度の少なくとも一方を低減させるためのガス性状調整部と、を備える
    造形装置。