TW201838746A - 處理方法及處理系統 - Google Patents

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Abstract

處理系統具備：液體供給裝置(20)，其可供給液體；液體處理裝置，其以於既定面上之包含目標部位(TA)之一部分區域局部地產生非液浸狀態之方式，對自液體供給裝置供給之液體(CW)進行處理；光束照射部(520)，其朝向目標部位射出光束(LB1、LB2)；及移動裝置(12)，其於既定面移動；於已將目標部位設為非液浸狀態之狀態下，對目標部位照射光束以便對目標部位實施既定之處理。

Description

處理方法及處理系統
本發明係關於一種處理方法及處理系統，更詳細而言，關於一種藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施既定之處理之處理方法及處理系統。
作為照射雷射光束等光束而對處理對象之目標部位實施既定之處理之技術，例如已知有自CAD資料直接產生3D(三維)形狀之技術。該技術稱為快速原型設計(有時亦稱為3D印刷、或積層製造、或直接數位製造之情況，以下，統稱快速原型設計)。若以處理之材料對3D印表機等藉由快速原型設計形成三維造形物之造形裝置進行分類，則可大致分為處理樹脂者及處理金屬者。藉由快速原型設計製作之金屬製之三維造形物作為實際之機械構造物之一部分(其可為量產品亦可為試製品)而使用。作為既有之金屬用3D印表機(以下簡記為M3DP(Metal 3D Printer))，PBF(Powder Bed Fusion)及DED(Directed Energy Deposition)之2種眾所周知。
於DED中，採用使已熔解之金屬材料附著於加工對象之方法。例如，對藉由聚光透鏡而集中之雷射光束之焦點附近噴射粉末金屬(例如參照專利文獻1)。
於3D印表機中，例如為了不因光束之照射而於造形物產生翹曲、變形等，有改善之餘地。同樣之改善點亦存在於將雷射光束照射至工件而 進行加工之雷射加工裝置中。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]美國專利申請公開第2003/0206820號說明書
根據本發明之第1態樣，提供一種處理方法，其係藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施處理之處理方法，且包括：供給液體；將前述既定面上之包含前述目標部位之一部分區域設為非液浸狀態；及於已將包含前述目標部位之一部分區域設為非液浸狀態之狀態下，對前述目標部位照射光束以便對前述目標部位實施前述處理。
根據本發明之第2態樣，提供一種處理方法，其係藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施處理之處理方法，且包括：供給液體；及不經由前述所供給之液體而對前述目標部位照射光束，以便對前述目標部位實施前述處理。
根據本發明之第3態樣，提供一種處理方法，其係藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施處理之處理方法，且包括：供給液體；以前述光束之光路成為氣體空間之方式，進行所供給之前述液體之處理；及將光束經由前述氣體空間被照射至前述目標部位，以便對前述目標部位實施前述處理。
根據本發明之第4態樣，提供一種處理系統，其係藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施處理之處理系統，且具備：液體供給裝置，其可供給液體；液體處理裝置，其以於前述既定面上之包含前述目標部位之一部分區域局部地產生非液浸狀態之方式，對自前述液體供給裝置供給之液體進行處理；光束照射部，其朝向前述目標部位射出光束；及移動裝置，其於前述既定 面移動；且於已將前述目標部位設為非液浸狀態之狀態下，對前述目標部位照射光束以便對前述目標部位實施前述處理。
根據本發明之第5態樣，提供一種處理系統，其係藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施處理之處理系統，且具備：液體供給裝置，其可供給液體；光束照射部，其朝向前述目標部位射出光束；及移動裝置，其於前述既定面移動；且不經由所供給之前述液體而對前述目標部位照射光束，以便對前述目標部位實施前述處理。
根據本發明之第6態樣，提供一種處理系統，其係藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施處理之處理系統，且具備：液體供給裝置，其可供給液體；光束照射部，其朝向前述目標部位射出光束；及液體處理裝置，其以前述光束之光路成為氣體空間之方式，對由前述液體供給裝置供給之液體進行處理；且對前述目標部位經由前述氣體空間照射光束，以便對前述目標部位實施前述處理。
根據本發明之第7態樣，提供一種處理系統，其係藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施處理之處理系統，且具備：液體供給裝置，其可對具有前述既定面之物體供給液體；光束照射部，其朝向前述目標部位射出光束；及移動裝置，其於前述既定面移動。
12‧‧‧載台
13‧‧‧槽
18A‧‧‧第1流量控制閥
18B‧‧‧第2流量控制閥
19‧‧‧供水管
20‧‧‧出水口部
21‧‧‧液體供給裝置
26‧‧‧水位感測器
30‧‧‧遮罩構件
30a‧‧‧第1空間
30b‧‧‧出口
30c‧‧‧內表面
42‧‧‧氣體供給管
42a‧‧‧氣體供給口
82‧‧‧聚光光學系統
82a‧‧‧終端透鏡
84‧‧‧供給管
84a‧‧‧材料供給口
100‧‧‧造形系統
130‧‧‧遮罩構件
182‧‧‧聚光光學系統
200‧‧‧移動裝置
230‧‧‧遮罩構件
330‧‧‧遮罩構件
330b‧‧‧出口
332‧‧‧氣體供給口
334‧‧‧吸引口
520‧‧‧光束照射部
530‧‧‧材料供給部
600‧‧‧控制裝置
1600‧‧‧控制裝置
AX‧‧‧光軸
CW‧‧‧冷卻水
LB、LB1、LB2‧‧‧光束
PD‧‧‧造形材料
SF‧‧‧回旋流
TA‧‧‧目標部位
TAS‧‧‧對象面
TH‧‧‧中空部
圖1係表示第1實施形態之造形裝置之整體構成之方塊圖。
圖2係將造形頭部與搭載有工件之載台一併表示之圖。
圖3係表示將來自光源系統之平行光束照射至鏡面陣列而來自複數個鏡面元件之各者之反射光束相對於聚光光學系統之狀態之圖。
圖4係將造形頭部之聚光光學系統及其下方之部分自-Y方向觀察且省略一 部分地表示之圖。
圖5係將圖2之一部分放大表示之圖，且係將保持聚光光學系統之鏡筒及遮罩構件與載台上之工件之目標部位附近一併表示之圖。
圖6係表示核心地構成造形裝置之控制系統之控制裝置之輸入輸出關係的方塊圖。
圖7係用以對在工件上之並非平面之凹凸部設定目標部位之情形進行說明之圖。
圖8係表示於沿著光束照射部之光軸照射光束且沿著相對於光軸傾斜之路徑供給造形材料之類型之造形頭部中使用的變形例之遮罩構件之圖。
圖9係表示可於第1實施形態中之造形頭部中使用之變形例之遮罩構件的圖。
圖10係表示第2實施形態之加工系統之整體構成之方塊圖。
圖11係將加工系統所具備之加工頭部之聚光光學系統及其下方之部分與載台一併表示之圖。
圖12表示核心地構成加工系統之控制系統之控制裝置之輸入輸出關係的方塊圖。
《第1實施形態》
以下，基於圖1~圖6對第1實施形態進行說明。於圖1中，以方塊圖示出第1實施形態之造形系統100之整體構成。
造形系統100係DED方式之M3DP。造形系統100可用於藉由快速原型設計而於下述載台上形成三維造形物，亦可用於對工件(例如既有之零件)藉由三維造形進行附加加工。於本實施形態中，以進行後者之對工件之附 加加工之情形為中心進行說明。
造形系統100具備移動裝置200、計測裝置400及造形頭部500、以及控制包含該等各部之造形系統100之整體之控制裝置600。其中，計測裝置400與造形頭部500於既定方向上分開配置。於以下說明中，為了方便起見，設為計測裝置400與造形頭部500於下述X軸方向(參照圖2)上分開配置。
於圖2中，將造形頭部500與構成移動裝置200之一部分之載台12一併表示。於圖2中，於載台12所具備之下述平台上搭載有工件W。於本說明書中，將實施附加加工前之工件(例如既有之零件)、及對該工件藉由三維造形實施附加加工所得之工件(包括附加加工過程中之工件)之兩者記載為工件W。再者，於將造形用之構件固定於平台上，一邊於該構件上形成熔融池一邊進行附加加工之情形時，該構件成為工件W。於圖2中，示出對工件W之附加加工過程中之狀態。以下，將圖2中之與紙面正交之方向設為X軸方向，將紙面內之左右方向設為Y軸方向，將與X軸及Y軸正交之方向設為Z軸方向，將繞X軸、Y軸及Z軸之旋轉(傾斜)方向分別設為θx、θy及θz方向而進行說明。
移動裝置200變更造形之對象面(此處為工件W上之被設定目標部位TA之面)TAS(參照圖2及圖5)之位置及姿勢。具體而言，藉由使搭載具有對象面TAS之工件W之載台12於例如6個自由度方向(X軸、Y軸、Z軸、θx、θy及θz之各方向)上移動，進行對象面之6個自由度方向上之位置之變更。於本說明書中，對於載台、工件或對象面等，將θx、θy及θz方向之3個自由度方向上之位置適當地總稱為「姿勢」，對應於此，將剩餘3個自由度方向(X軸、Y軸及Z軸方向)之位置適當地總稱為「位置」。
移動裝置200具備可於6個自由度方向上移動之載台12、及用以使載台12移動之驅動機構14。載台12之驅動機構具備可於平行於XY平面之地板面上自如地移動之多關節機器人。以下，為了方便起見，亦將載台12之驅動 機構14稱為機器人14(參照圖6)。藉由機器人14，載台12可於X軸、Y軸及Z軸之各方向上分別以既定衝程移動，且可於剩餘之3個自由度方向上微小移動。
載台12之至少6個自由度方向上之位置資訊係基於機器人14所具備之各種感測器(檢測關節之旋轉角、或臂之伸縮量等之各種感測器(稱為感測器群17))之檢測資訊而求出(參照圖6)。再者，雖感測器群17設置於機器人14，但於圖6中，為了說明之方便起見，與機器人分開表示感測器群17。
再者，載台12之驅動機構14並不限於機器人，載台12亦可為具備構成末端效應器之並聯連桿機構、及使該並聯連桿機構於XY平面內移動之平面馬達或線性馬達之機構等。又，驅動機構14並不限定於可使載台12於6個自由度方向上移動者，只要可使載台12至少於X軸、Y軸及Z軸之3個自由度方向上移動即可。
如圖2所示，載台12具備搭載工件W之俯視矩形之平台12a、及固定於平台12a之上表面之俯視矩形之既定高度的框構件12b。再者，工件W使用由機械夾頭或真空夾頭等構成之夾頭構件(未圖示)而固定於平台上。
框構件12b與平台12a之上表面無間隙地接合，藉由框構件12b及平台12a之上表面，形成以框構件12b為周壁之俯視矩形之槽13。再者，平台12a與框構件12b亦可為一個構件。又，槽13亦可稱為貯池、或貯液器。槽13可於其內部貯存冷卻水CW。於構成槽13之周壁之框構件12b之+Y側之部分，形成有於Y軸方向上貫通框構件12b之孔(未圖示)，於該孔經由連接器15連接有排水管16。連接器15具有設置於載台12之第1部分15a、及設置於排水管16之一端之第2部分15b，可相對於第1部分15a安裝第2部分15b。於本實施形態中，若載台12沿著既定路徑移動到達至造形頭部500之附近之既定位置，則將待機之第2部分15b安裝於設置於載台12之第1部分15a，而將排水管16之一端連接於槽13 (載台12)。再者，亦可不設置連接器15而於載台12連接排水管16。又，亦可保持將排水管16連接於載台12之狀態而使載台12移動。
於排水管16，設置有可調整於其內部之流路流動之液體之流量之第1流量控制閥18A(於圖2中未圖示，參照圖6)。該第1流量控制閥18A由於亦可將排水管16內部之流路設為完全關閉，故而亦作為止水閥發揮功能。第1流量控制閥18A由控制裝置600控制。
於造形頭部500之附近，在既定高度之位置配置有設置於供水管19之一端側之具有供給口20a之出水口部20。如圖2中之箭頭a、a’所示，出水口部20藉由第1驅動部22A(於圖2中未圖示，參照圖6)而可沿著垂直於Z軸之方向(於本實施形態中為Y軸方向)往復移動。再者，出水口部20亦可無法移動，亦可除了垂直於Z軸之方向以外還可於其他方向(例如Z軸方向)上移動，或者代替垂直於Z軸之方向而可於其他方向(例如Z軸方向)上移動。於供水管19之另一端，連接有包含在內部收容有冷卻水之液體貯槽之冷卻水供給裝置21(於圖2中未圖示，參照圖6)。又，於供水管19設置有具有與第1流量控制閥18A同樣之功能之第2流量控制閥18B(參照圖6)。第2流量控制閥18B由控制裝置600控制。
又，於造形頭部500之附近，在既定高度之位置，設置有檢測槽13內之冷卻水CW之水面(液面)之水準(水位)之空中型之超音波式水位感測器(以下簡單記載為水位感測器)26。若簡單地進行說明，則該水位感測器26係揚聲器、麥克風及溫度計成為組件所得者，根據揚聲器輸出之聲音於水面(液面)反射並到達至麥克風為止之時間計算距水面(液面)之距離並換算為水位(液面水準)。溫度計係用以對音速受到溫度之影響之情況進行修正(溫度補償)者。再者，並不限於超音波式水位感測器，只要為可檢測槽13內之冷卻水之水面(液面)之水準(水位)之感測器，便可使用任何類型之感測器。
如圖2中之箭頭b、b'所示，水位感測器26藉由第2驅動部22B(於圖2中未圖示，參照圖6)而可沿著垂直於Z軸之方向(於本實施形態中為Y軸方向)往復移動。再者，水位感測器26亦可無法移動，亦可除了垂直於Z軸之方向以外還可於Z軸方向上移動，或者代替垂直於Z軸之方向而可於Z軸方向上移動。
於本實施形態中，在造形時，第1驅動部22A及第2驅動部22B視需要由控制裝置600控制，藉此，出水口部20及水位感測器26與載台12之Y軸方向上之位置之變化連動而於Y軸方向上移動。
又，於本實施形態中，在造形過程中，以冷卻水CW之水面(液面)位於較搭載於載台12(平台12a)上之工件W之對象面TAS高既定距離之位置之方式，藉由控制裝置600且基於水位感測器26之計測資訊，而控制第1、第2流量控制閥18A、18B。對此進一步於下文進行敍述。
於本實施形態之造形系統100中，在對工件之附加加工時等，為了對工件形成所需形狀之造形物等，而相對於造形頭部500，更具體而言相對於來自下述光束照射部之光束控制工件(載台12)之位置及姿勢。就原理而言，亦可與此相反使來自光束照射部之光束可動，還可使光束與工件(載台)之兩者可動。
於本實施形態中，移動裝置200具備計測機器人14之於X軸方向及Y軸方向上之位置資訊之位置計測系統28(參照圖6)。位置計測系統28之計測資訊傳送至控制裝置600。
於本實施形態中，如下所述，藉由計測裝置400，計測搭載於載台12上之工件W上之對象面TAS(例如上表面)之至少一部分之三維空間內之位置資訊(於本實施形態中為形狀資訊)，且於該計測後，進行對工件W之附加加工(造形)。因此，控制裝置600於計測工件W上之對象面之至少一部分 之形狀資訊時，可藉由將該計測結果與該計測時之感測器群17(機器人14所具備之各種感測器)之檢測資訊及位置計測系統28之計測結果建立對應關係，而將搭載於載台12之工件W上之對象面之位置及姿勢與造形系統100之基準座標系統(以下稱為載台座標系統)建立關聯。藉此，此後藉由基於感測器群17之檢測資訊及位置計測系統28之計測結果之載台12之位置及姿勢之開環之控制，可進行對於工件W上之對象面TAS之目標部位之6個自由度方向上之位置控制。於本實施形態中，由於使用無需原點搜尋之絕對型之編碼器作為感測器群17及位置計測系統28，故而容易重置。再者，為了可藉由載台12之6個自由度方向上之位置之開環之控制而進行對於工件W上之對象面之目標部位之6個自由度方向上之位置控制而使用的應藉由計測裝置400計測之前述三維空間內之位置資訊並不限於形狀，只要為與對象面之形狀相對應之至少3點之三維位置資訊即可。
計測裝置400進行用以將搭載於載台12之工件之位置及姿勢與載台座標系統建立關聯之工件之三維位置資訊、作為一例為形狀之計測。如圖6所示，計測裝置400具備例如雷射非接觸式之三維計測機401。三維計測機401例如與美國專利申請公開第2012/0105867號說明書所揭示之形狀測定裝置同樣地構成。
於使用本實施形態之三維計測機401之計測方法中，例如每當藉由使用光切斷法，對被檢測物之表面投影由一條線光構成之線狀投影圖案，使線狀投影圖案掃描被檢測物表面之整個區域時，自與投影方向不同之角度拍攝投影至被檢測物之線狀投影圖案。而且，根據所拍攝之被檢測物表面之拍攝圖像對線狀投影圖案之長度方向之每一像素使用三角測量原理等算出被檢測物表面距基準平面之高度，而求出被檢測物表面之三維形狀。其中，線光之對被檢測物之平行於X、Y平面之方向之掃描於美國專利申請公開第2012/0105867號說 明書所記載之裝置中係藉由感測器部之移動而進行，相對於此，本實施形態中係藉由載台12之移動而進行，於此方面不同。當然，亦可藉由感測器部之移動、或藉由感測器部與載台12之兩者之移動而進行前述掃描。
計測裝置400亦可代替具備前述三維計測機401而具備光學地檢測對準標記之標記檢測系統56(參照圖6)，或者除了具備前述三維計測機以外還具備光學地檢測對準標記之標記檢測系統56(參照圖6)。標記檢測系統56例如可檢測形成於工件之對準標記。控制裝置600藉由使用標記檢測系統56分別準確地檢測至少3個對準標記之中心位置(三維座標)，而算出工件(或載台12)之位置及姿勢。該標記檢測系統56例如可包含立體攝像機而構成。亦可藉由標記檢測系統56，光學地檢測預先形成於載台12上之最低3個部位之對準標記。
於本實施形態中，控制裝置600以前述方式相對於來自三維計測機401之線光掃面工件W之表面(對象面)，而獲取該表面形狀資料。繼而，控制裝置600使用該表面形狀資料進行最小平方之處理，而將工件上之對象面之三維位置及姿勢相對於載台座標系統進行關聯。此處，於包括對被檢測物(工件W)之前述計測中，載台12之6個自由度方向上之位置係藉由控制裝置600於載台座標系統上管理，故而將工件之位置及姿勢相對於載台座標系統建立關聯後，包括藉由三維造形之附加加工時，工件W之6個自由度方向上之位置(即位置及姿勢)之控制可全部藉由依照載台座標系統之載台12之開環之控制進行。
如圖2所示，造形頭部500具備：光束照射部520，其包含光源系統510及聚光光學系統82，且經由聚光光學系統82(終端透鏡82a)而射出相對於光軸AX於YZ面內傾斜之光束LB1、LB2；材料供給部530，其供給粉狀之造形材料PD；遮罩構件30，其連接於保持聚光光學系統82之鏡筒85之下端；及氣 體供給裝置40(參照圖6)，其將惰性氣體、例如氮氣(N2)經由下述氣體供給口而供給至遮罩構件30之內部之第1空間30a(參照圖5)內。
光源系統510具備例如包含複數個雷射單元之光源單元60(於圖2中未圖示，參照圖6)、以及具備雙複眼光學系統及聚光透鏡系統等之照度均勻化光學系統(未圖示)，使用照度均勻化光學系統，將自複數個雷射單元分別射出之光束混合，而產生剖面照度分佈均勻化之平行光束。
再者，照度均勻化光學系統之構成並無特別限制。例如，亦可使用棒狀積分器、準直透鏡系統等構成照度均勻化光學系統。
光源系統510之光源單元60(複數個雷射單元)連接於控制裝置600(參照圖6)，藉由控制裝置600，個別地控制複數個雷射單元之開關。藉此，可調整自光束照射部520照射至工件W(上之對象面)之雷射光束之光量(雷射輸出)。
再者，造形系統100亦可不具備光源，或者不具備光源及照度均勻化光學系統。例如，亦可將具有所需光量(能量)及所需照度均勻性之平行光束自外部裝置供給至造形系統100。
如圖2所示，光束照射部520除了具備光源系統510以外，還具備依序配置於來自光源系統510之平行光束之光路上之光束剖面強度轉換光學系統78及作為空間光調變器(SLM：Spatial Light Modulator)之一種之鏡面陣列80、以及將來自鏡面陣列80之光聚光之聚光光學系統82。此處，所謂空間光調變器係將向既定方向行進之光之振幅(強度)、相位或偏光之狀態空間性地調變之元件之總稱。
光束剖面強度轉換光學系統78對來自光源系統510之平行光束之剖面之強度分佈進行轉換。於本實施形態中，光束剖面強度轉換光學系統78將來自光源系統510之平行光束轉換為其剖面之包含中心之區域之強度大致成為 零之圓環狀(環狀)之平行光束。於本實施形態中，光束剖面強度轉換光學系統78例如藉由依序配置於來自光源系統510之平行光束之光路上之凸型圓錐反射鏡及凹型圓錐反射鏡而構成。來自光源系統510之平行光束藉由利用凸型圓錐反射鏡之反射面呈放射狀地反射，且該反射光束由凹型圓錐反射鏡之反射面反射，而轉換為環狀之平行光束。
於本實施形態中，經由光束剖面強度轉換光學系統78之平行光束如下所述般經由鏡面陣列80及聚光光學系統82而照射至工件。藉由使用光束剖面強度轉換光學系統78對來自光源系統510之平行光束之剖面強度分佈進行轉換，可變更自鏡面陣列80入射至聚光光學系統82之光瞳面(入射光瞳)PP之光束之強度分佈。又，藉由使用光束剖面強度轉換光學系統78對來自光源系統510之平行光束之剖面強度分佈進行轉換，亦可實質性地變更自聚光光學系統82射出之光束於聚光光學系統82之射出面中的強度分佈。
再者，光束剖面強度轉換光學系統78並不限於凸型圓錐反射鏡與凹型圓錐反射鏡之組合，例如亦可使用美國專利申請公開第2008/0030852號說明書所揭示之繞射光學元件、無焦透鏡、及圓錐轉向鏡系統之組合而構成。光束剖面強度轉換光學系統78只要為對光束之剖面強度分佈進行轉換者即可，可考慮各種構成。根據光束剖面強度轉換光學系統78之構成不同，對於來自光源系統510之平行光束亦可使其剖面之包含中心(聚光光學系統82之光軸)之區域中之強度不大致成為零而小於其外側之區域中之強度。
於本實施形態中，鏡面陣列80包含：基底構件80A，其於一邊具有相對於XY平面及XZ平面成45度(π/4)之面(以下為了方便起見而稱為基準面)；例如M(=P×Q)個鏡面元件81p,q(p=1~P、q=1~Q)，其等在基底構件80A之基準面上例如配置為P列Q行之矩陣狀；及驅動部87(於圖2中未圖示，參照圖6)，其包含個別地驅動各鏡面元件81p,q之M個致動器(未圖 示)。鏡面陣列80藉由調整複數個鏡面元件81p,q相對於基準面之傾斜(例如藉由使所有鏡面元件81p,q之反射面與基準面大致平行)，而可實質性地形成與基準面平行之較大之反射面。
鏡面陣列80之各鏡面元件81p,q之反射面例如為矩形。鏡面陣列80之各鏡面元件81p,q例如構成為可繞平行於各鏡面元件81p,q之反射面之一對角線之旋轉軸而旋動，可將其反射面相對於基準面之傾斜角度設定為既定角度範圍內之任意角度。各鏡面元件之反射面之角度藉由檢測旋轉軸之旋轉角度之感測器、例如旋轉編碼器83p,q(於圖2中未圖示，參照圖6)而計測。
驅動部87例如包含電磁鐵或音圈馬達作為致動器，各鏡面元件81p,q由致動器驅動而以非常高之響應動作。
構成鏡面陣列80之複數個鏡面元件中之由來自光源系統510之環狀之平行光束照明之鏡面元件81p,q分別向與其反射面之傾斜角度相對應之方向射出反射光束(平行光束)，並使反射光束(平行光束)入射至該聚光光學系統82(參照圖3)。再者，於本實施形態中，亦可使入射至鏡面陣列80之平行光束之剖面形狀(剖面強度分佈)與環形狀不同。例如，亦可於聚光光學系統82之光瞳面PP中，僅對光軸AX之周圍之環狀之區域之一部分(例如相對於光軸AX一側之第1部分及另一側之第2部分)照射光束。又，亦可不設置光束剖面強度轉換光學系統78。
聚光光學系統82係數值孔徑N.A.例如為0.5以上、較佳為0.6以上之高N.A.且低像差之光學系統。如圖2所示，聚光光學系統82由藉由圓筒狀之鏡筒85保持之包含終端透鏡82a之1片或多片大孔徑之透鏡(於圖2等中，代表性地圖示終端透鏡82a)構成。於本實施形態中，使用在包含光軸AX之中心部具有於光軸AX方向上貫通之中空部(貫通孔)TH之透鏡(為了方便起見，稱為中空透鏡)作為終端透鏡82a。於聚光光學系統82包含多片透鏡之情形時， 除終端透鏡82a以外之透鏡可為中空透鏡亦可並非中空透鏡。聚光光學系統82由於為大孔徑、低像差且高N.A.，故而可將來自鏡面陣列80之複數個平行光束聚光於後側焦點面上。光束照射部520可將自聚光光學系統82(終端透鏡82a)射出之光束例如聚光為點狀(或狹縫狀)。又，聚光光學系統82由於藉由1片或多片大孔徑之透鏡構成，故而可增大入射光之面積，藉此，相較於使用數值孔徑N.A.較小之聚光光學系統之情形可取入更大量之光能。因此，由本實施形態之聚光光學系統82聚光之光束極鮮明且具有高能量密度，藉此，可提高附加加工之加工精度。
於本實施形態中，如下所述，對藉由使載台12於平行於XY平面之掃描方向(於圖2中，作為一例為Y軸方向)上移動，一邊使光束與具有造形之對象面TAS之工件W於掃描方向(scan方向)上相對掃描一邊進行造形(加工處理)之情形進行說明。再者，於造形時，在載台12於Y軸方向上之移動過程中，當然亦可使載台12於X軸方向、Z軸方向、θx方向、θy方向及θz方向之至少1個方向上移動。又，於本實施形態中，如下所述，藉由光束(雷射光束)之能量將由材料供給部530供給之粉狀之造形材料(金屬材料)熔融。因此，如上所述，若聚光光學系統82取入之能量之總量變大，則自聚光光學系統82射出之光束之能量變大，從而於單位時間可熔解之金屬之量增加。相應地，若提高造形材料之供給量及載台12之速度，則造形加工之產出量提高。
於本實施形態之造形系統100中，使造形之對象面TAS與既定面(以下稱為造形面MP)對位(例如參照圖2)。於造形系統100中，例如將點狀之光束之照射區域(光束點)形成於造形面MP上，可一邊相對於形成該光束點之光束(點光束)相對掃描工件W(對象面TAS)一邊進行造形(加工處理)。
於造形系統100中，在用以對工件之附加加工之造形時，控制裝 置600藉由前述開環之控制進行工件W之對象面TAS之6個自由度方向上之位置控制。藉由該控制，對象面TAS以成為垂直於光軸AX之方式被控制。控制裝置600每當各層之造形結束時，使載台12向-Z方向各下降既定距離(相當於各層之厚度)，與此並行地以將冷卻水CW之液面維持於較對象面TAS高既定距離(略高)之位置之方式基於水位感測器26之計測資訊，控制第1及第2流量控制閥18A、18B，而控制自出水口部20至槽13內之冷卻水CW之供給量及來自槽13內部之經由排水管之冷卻水CW之排水量。若對此詳細地進行敍述，則控制裝置600預先將應與冷卻水之液面對位之目標面TS設定於較造形面MP高既定距離之位置(參照圖2)，基於水位感測器26之計測資訊，求出實際之液面與目標面TS之差，並以該差成為零之方式，控制第2流量控制閥18B及第1流量控制閥18A之開度。藉此，與載台12上之工件之對象面TAS之Z軸方向上之位置之變化及造形之進展連動地，於造形過程中，以較與造形面MP對位之對象面TAS高既定距離之方式調整(設定)冷卻水CW之液面。
再者，雖於本實施形態中，前述造形面MP係聚光光學系統82之後側焦點面(例如參照圖2)，但造形面亦可為後側焦點面之附近之面。又，雖於本實施形態中，造形面MP與聚光光學系統82之射出側之光軸AX垂直，但亦可不垂直。
作為設定、或變更造形面MP上之光束之強度分佈之方法(例如形成如上所述之光束點或狹縫狀之照明區域等之方法)，例如可採用控制入射至聚光光學系統82之複數個平行光束之入射角度分佈之手法。
再者，雖本實施形態之聚光光學系統82由於成為其光瞳面(入射光瞳)PP與前側焦點面一致之構成，故而可藉由使用鏡面陣列80之複數個平行光束LB之入射角度之變更，而準確且簡便地控制該複數個平行光束LB之聚光位置，但亦可並非聚光光學系統82之光瞳面(入射光瞳)與前側焦點面一致 之構成。
於本實施形態中，採用鏡面陣列80，控制裝置600使各鏡面元件81p,q以非常高之響應動作，藉此分別控制入射至聚光光學系統82之光瞳面PP之複數個平行光束LB之入射角度。藉此，可設定或變更造形面MP上之光束之強度分佈。於此情形時，控制裝置600可於光束與對象面TAS(被設定造形之目標部位TA之面、於本實施形態中為工件W上之面)之相對移動過程中，使造形面MP上之光束之強度分佈、例如光束之照射區域之形狀、大小、個數之至少一者發生變化。於此情形時，控制裝置600可連續地、或間斷地變更造形面MP上之光束之強度分佈。控制裝置600亦可根據光束與對象面TAS之相對位置，而使造形面MP上之光束之強度分佈變化。控制裝置600亦可根據所要求之造形精度及產出量，而使造形面MP之光束之強度分佈變化。
又，於本實施形態中，由於控制裝置600使用前述旋轉編碼器83p,q，檢測各鏡面元件之狀態(此處為反射面之傾斜角度)，藉此即時監測各鏡面元件之狀態，故而可準確地控制鏡面陣列80之各鏡面元件之反射面之傾斜角度。
再者，若未將形成於造形面之照射區域之形狀、及大小設為可變，則亦可使用所需形狀之固態之鏡面代替鏡面陣列80，控制入射至聚光光學系統82之光瞳面之1個平行光束之入射角度，而變更照射區域之位置。
於圖4中，將造形頭部500之聚光光學系統82及其下方之部分自-Y方向觀察且省略一部分地進行表示。又，於圖5中，將圖2中之鏡筒85及其下方之部分與工件W上之目標部位TA附近部分一併放大表示。如圖4所示，材料供給部530包含：供給管84，其於聚光光學系統82之終端透鏡82a之中空部TH內沿著光軸AX配置且於Z軸方向上延伸；及材料供給裝置86，其經由配管90a而連接於供給管84之一端(上端)。於供給管84之另一端(下端)形成材料供給 口84a，材料供給口84a配置於遮罩構件30內部之第1空間30a內。
如圖4所示，供給管84配置於終端透鏡82a之中空部TH內，供給管84之外周面與終端透鏡82a之中空部TH內表面之間之間隙由密封構件89密封。因此，如圖5所示，終端透鏡82a下方之遮罩構件30內部之第1空間30a與終端透鏡82a上方之鏡筒85內部之空間(第2空間)85a分離，而阻止氣體自第1空間30a流入至第2空間85a。再者，亦可設為不設置密封構件89而氣體可通過終端透鏡82a之中空部TH內之構成。於此情形時，亦可使終端透鏡82a之上側空間(鏡筒85內部之第2空間85a)之壓力高於終端透鏡82a之下側空間(第1空間30a)之壓力，而不使終端透鏡82a之中空部TH產生氣體自射出面側朝向入射面側之流動。或者，亦可始終自第2空間85a朝向第1空間30a噴出氣體(惰性氣體等)。
如圖5所放大表示般，遮罩構件30由中空之圓錐狀之構件(於外表面及內表面具有圓錐面之大致均勻之厚度之板構件)構成，於其底面(圖5中之上側之面)設置有俯視圓環狀之安裝部31。安裝部31由內徑小於遮罩構件30之底面(略微大於終端透鏡82a之外徑)且外徑略微大於遮罩構件30之底面之圓環狀之板構件構成。遮罩構件30經由安裝部31而固定於鏡筒85之下端面。即，遮罩構件30被鏡筒85垂吊支持。於遮罩構件30之前端部(圖5中之下端部)，在其前端形成有照射至對象面TAS之光束(LB1、LB2)之出口30b。再者，為了抑制遮罩構件30之振動傳遞至鏡筒85，亦可於鏡筒85與遮罩構件30之間配置防振構件(橡膠等)。又，亦可藉由與鏡筒85不同之支持構件支持遮罩構件30。
返回至圖4，材料供給裝置86於內部具有收容有造形材料PD之匣，使匣內之造形材料PD經由配管90a及供給管84自材料供給口84a朝向出口30b例如自由下落，或藉由以既定壓力擠出而下落，而將該匣內之造形材料PD 沿著光軸AX供給至對象面上。於以此方式使造形材料PD下落之情形時，通常，造形材料係越靠下方(越靠近遮罩構件30之前端)越擴散，若自供給管84之下端至對象面TAS之距離為既定距離以上，則造形材料擴散至較出口30b大之面積之區域。若如此，則即便藉由光束LB1、LB2使造形材料PD熔融，亦難以於對象面上進行微細之造形。
因此，於本實施形態中，設置有前述氣體供給裝置40(參照圖6)，該氣體供給裝置40利用遮罩構件30之內表面30c之圓錐面形狀，以沿著該圓錐面狀之內表面產生圖5中符號SF所示之螺旋狀之回旋流之方式，將作為惰性氣體之一種之氮氣供給至遮罩構件30之內部空間(第1空間)30a。再者，氣體供給裝置40亦可將作為惰性氣體之一種之稀有氣體(例如氦氣(He)、氖氣(Ne)、氬氣(Ar)等)、氮氣與至少1種稀有氣體之混合氣體、或多種稀有氣體之混合氣體代替氮氣而供給至第1空間30a內。
於遮罩構件30之上端部附近形成有用以連接圖5所示之氣體供給管42之開口30d。於開口30d連接有氣體供給管42之一端。若對此進一步詳細地進行敍述，則氣體供給管42之一端以相對於遮罩構件30之壁於俯視(自上方觀察)時以銳角交叉之方式，例如於遮罩構件30之內表面30c之切線方向上自外側***至形成於遮罩構件30之開口30d，而氣體供給管42之前端之氣體供給口42a於遮罩構件30內部之第1空間30a內露出。於此情形時，氣體供給口42a位於較遮罩構件30之高度方向之中央更靠上部。又，氣體供給口42a位於較材料供給口84a高之位置。
又，氣體供給管42之一端部於***於遮罩構件30之開口30d之狀態下以一端側較另一端側低之方式相對於XY平面略微傾斜。即，前述開口30d以於俯視下相對於遮罩構件30之內表面30c以銳角交叉且相對於XY平面略微傾斜之朝向，形成於遮罩構件30。
氣體供給管42之另一端連接於氣體供給裝置40(參照圖6)。因此，於氣體供給裝置40之作動狀態下，經由氣體供給管42之氣體供給口42a，實質性地沿著遮罩構件30之圓錐狀之內表面30c，例如實質性地沿著遮罩構件30之內表面30c之切線方向，將氮氣(惰性氣體)送入至第1空間30a內，該所送入之氮氣成為如圖5中符號SF所示之沿著遮罩構件30之內表面30c且圍繞光軸AX之螺旋狀之回旋流(藉由循環產生之回旋流)而流向遮罩構件30之出口30b，並自出口30b流出至第1空間30a之外部。此情形時之回旋流SF由於越靠近中心流速變得越快，故而(除了黏性影響變強之極靠近中心之附近以外)根據白努利之定理越靠近中心靜壓變得越低。又，遮罩構件30之內表面30c之直徑係越靠下方(越靠近遮罩構件30之出口30b)越小。因此，遮罩構件30作為使流體加速之漸縮噴嘴(convergent nozzle)發揮功能，越靠近較窄之部分(遮罩構件30之前端部)，於遮罩構件30之內部流動之氣體之流速越快，且壓力越低。因此，回旋流SF中之靜壓於遮罩構件30之出口30b之位置之中心部最低。因此，自供給管84向正下方下落之粉狀之造形材料PD係越靠下方(越靠近遮罩構件30之出口30b)，藉由氮氣(惰性氣體)之回旋流對應於遮罩構件30之內表面30c之形狀而縮窄得越細。因此，於氣體供給裝置40之作動狀態下，可使自供給管84供給之粉狀之造形材料PD彙聚於大致一點(此處為光軸AX上之點)，而可藉由以光束LB1、LB2將造形材料PD熔化，進行確保優異之造形精度、高解析度之三維造形物之製作。本實施形態之氣體供給裝置40可調整送入至第1空間30a內之惰性氣體之溫度、流速等。再者，亦可將設置於遮罩構件30之開口30d設為氣體供給口。於此情形時，氣體供給管42之前端只要以不露出於第1空間30a之方式連接於遮罩構件30之開口30d即可。
又，亦可將氣體供給口42a(開口30d)配置於較遮罩構件30之高度方向之中央更靠下方。又，亦可將氣體供給口42a(開口30d)配置於較材 料供給口84a更靠下方。
且說，根據前述槽13內之冷卻水量之調整之說明可明確：於造形時，將冷卻水CW之液面(水面)設定於高於工件W之對象面TAS之位置。然而，若於目標部位TA部分存在冷卻水，則有受該冷卻水CW不良影響而無法確保所需造形精度之虞。因此，於造形系統100中，如圖2及圖5所示，設為於成為前述回旋流SF後，朝向目標部位TA供給自遮罩構件30前端之出口30b噴出之惰性氣體。於此情形時，若將自遮罩構件30前端之出口30b噴出而供給至目標部位TA之惰性氣體之流速設為高速，則可藉由該惰性氣體之流動，將存在於包含目標部位TA之對象面TAS上之一部分區域上之冷卻水CW吹散並去除。藉此，將包含目標部位TA之一部分區域局部地設定為非液浸狀態(乾燥狀態)，而於該局部非液浸狀態、即在對象面TAS上存在由所供給之冷卻水CW覆蓋之區域及未由所供給之冷卻水CW覆蓋之區域之狀態下，進行對目標部位之造形材料PD之供給及光束之照射，從而進行對目標部位TA之造形。因此，可於不受冷卻水之影響之情況下，進行確保優異之造形精度、高解析度之三維造形物之製作。
再者，根據前述說明可明確：於本實施形態中，由於藉由經由出口30b射出之光束LB1、LB2，而形成造形面MP中之光束之照射區域，故而可進行形成於造形面之照射區域之形狀、大小、或位置之變更之範圍由出口30b之形狀及大小限制。
又，於本實施形態中，根據圖5可明確氣體供給口42a設置於與終端透鏡82a之下表面大致相同之高度之位置，故而藉由高速之惰性氣體流，可對終端透鏡82a之下表面進行氣體沖洗，而保護終端透鏡82a免受污染(包括來自材料供給口84a之造形材料之附著)。此外，終端透鏡82a由於藉由遮罩構件30而被物理地保護，故而受到保護以免因遮罩構件30外部環境中之污染物質 而被污染。
雖顛倒順序進行了說明，但此處進一步對材料供給裝置86進行說明。材料供給裝置86例如具有2個粉末匣，於2個粉末匣之各者收容有第1造形材料(例如鈦)、第2造形材料(例如不鏽鋼)之粉末。再者，雖於本實施形態中，材料供給裝置86為了供給2種造形材料而具備2個粉末匣，但材料供給裝置86所具備之粉末匣亦可為1個。
於本實施形態中，材料供給裝置86連接於控制裝置600(參照圖6)，於造形時，根據來自控制裝置600之指示，藉由材料供給裝置86(內部之控制單元)，選擇2個粉末匣之一者，並將來自該所選擇之粉末匣之造形材料經由配管90a供給至供給管84。再者，藉由變更材料供給裝置86之構成，亦可設為可於需要之情形時將來自一粉末匣之第1造形材料與來自另一粉末匣之第2造形材料之混合物經由配管90a供給至供給管84之構成。
控制裝置600可調整自藉由材料供給裝置86選擇之粉末匣供給至供給管84之造形材料之每單位時間之供給量。供給至供給管84之造形材料之每單位時間之供給量之調整可藉由如下進行，即，於自粉末匣獲取粉末時將粉末匣之外部設為相對於內部為負壓並調整該負壓之水準，或設置調整自材料供給裝置86供給至配管90a之粉末之量之閥並調整該閥之開度等。
於本實施形態中，由於將環狀之平行光束照射至鏡面陣列80，故而來自鏡面陣列80之反射光束入射至聚光光學系統82之周緣附近之部分區域(N.A.較大之部分區域)，並經由位於聚光光學系統82之射出端、即光束照射部520之射出端之終端透鏡82a之與光軸AX遠離之周緣部之區域而聚光於聚光光學系統82之造形面MP(於本實施形態中，與聚光光學系統82之後側焦點面一致)(參照圖2)。即，僅藉由通過同一聚光光學系統82之周緣附近之部分之光，形成例如光束點。因此，相較於將經由不同之光學系統之光聚光於同一區 域而形成光束點(雷射點)之情形，可形成高品質之光束點。又，於本實施形態中，可限制對配置於聚光光學系統82之終端透鏡82a之中空部TH內之供給管84及一端連接於供給管84之上端之配管90a之光束之照射。因此，於本實施形態中，可將來自鏡面陣列80之反射光束全部利用於點之形成，並且無須於聚光光學系統82之入射面側之對應於供給管84的部分設置用以限制光束照射至供給管84之遮光構件等。根據該原因，藉由環狀之平行光束對鏡面陣列80進行照明。
再者，為了限制自聚光光學系統82入射至供給管84之光束，亦可例如將圖4中二點鏈線所示之限制構件92設置於聚光光學系統82之入射面側(例如光瞳面PP)。藉由限制構件92，限制來自聚光光學系統82之光束入射至供給管84。作為限制構件92，可使用遮光構件，亦可使用消光膜等。於此情形時，入射至聚光光學系統82之平行光束可為剖面圓形之平行光束，亦可為環狀之平行光束。若為後者，則由於光束不照射至限制構件92，故而可將來自鏡面陣列80之反射光束全部利用於點之形成。
於本實施形態中，在對工件之附加加工時等，如圖2及圖5所示，將穿過聚光光學系統82(終端透鏡82a)之周緣部附近且通過供給管84之+Y側及-Y側(工件W(載台12)之掃描方向之前方及後方)之光路之光束(於圖2、圖5中，為了方便起見表示為光束LB11、LB12)聚光於供給管84之正下方，而將光束點形成於造形面上，對於形成該光束點之點光束，自材料供給口84a沿著光軸AX通過遮罩構件30之出口30b供給造形材料PD。藉此，於供給管84之正下方形成熔融池WP。而且，一邊對載台12於掃描方向(於圖5中為+Y方向)上進行掃描一邊進行該熔融池WP之形成。藉此，能夠以既定寬度(光束點之寬度)形成既定長度之熔珠(熔融凝固之金屬)BE(參照圖5)。再者，圖5所示之光束LB1、LB2可為由鏡面陣列80之不同鏡面元件81p,q分別反射而以 不同之入射角度入射至聚光光學系統82之光瞳面PP之不同之平行光束，亦可為同一平行光束、例如剖面環狀之平行光束之一部分。
於使複數個平行光束入射至聚光光學系統82之光瞳面PP之情形時，在例如以不減少入射至聚光光學系統82之平行光束LB之數量而光束之X軸方向之寬度、或Y軸方向之寬度、或X軸方向之寬度及Y軸方向之寬度逐漸減小之方式，進行入射至聚光光學系統82之複數個平行光束LB之入射角度之調整時，光束之聚光密度(能量密度)變高。因此，藉由與此相對應地，增加每單位時間之粉末(造形材料)之供給量，且提高對象面TAS之掃描速度，可將所形成之熔珠BE之層之厚度保持於一定，並且以較高之水準保持產出量。但並不限於該調整方法，亦可使用其他調整方法，而將所形成之熔珠BE之層之厚度保持於一定。例如，亦可根據光束之X軸方向之寬度、或Y軸方向之寬度、或X軸方向之寬度及Y軸方向之寬度調節複數個雷射單元中之至少1個雷射輸出(雷射光束之能量)，還可變更自鏡面陣列80入射至聚光光學系統82之平行光束LB之數量。於此情形時，相較於前述調整方法，雖產出量略微降低，但調整較簡便。
於圖6中，示出表示核心地構成造形系統100之控制系統之控制裝置600之輸入輸出關係的方塊圖。控制裝置600包含工作站(或微電腦)等，而統括地控制造形系統100之構成各部。
以前述方式構成之本實施形態之造形系統100之基本功能係對既有之零件(工件)藉由三維造形附加所需形狀。工件投入至造形系統100，於被準確地附加所需形狀後自造形系統100搬出。此時，該附加之形狀之實際之形狀資料自控制裝置600傳送至外部之裝置、例如上位裝置。藉由造形系統100進行之一連串之動作大致如下所述。
首先，於載台12位於既定之裝載/卸載位置時，藉由工件搬送系 統300(參照圖6)將工件搭載於載台12。此時，載台12處於基準狀態(Z、θx、θy、θz)=(Z0、0、0、0)，其X、Y位置與由位置計測系統28計測之機器人14之X、Y位置一致。即，載台12位於機器人14上所規定之基準點(x=0，y=0)。
繼而，藉由控制裝置600，使搭載有工件W之載台12移動至計測裝置400之下方。載台12之移動係藉由如下而進行，即，控制裝置600基於位置計測系統28之計測資訊而於地板面上在X軸方向(及Y軸方向)上驅動機器人14。於該移動過程中，載台12亦維持前述基準狀態。
繼而，藉由控制裝置600，使用計測裝置400，進行處於基準狀態之載台12上之工件W之對象面TAS的至少一部分之三維空間內之位置資訊(於本實施形態中為形狀資訊)之計測。此後，基於該計測結果，工件W上之對象面TAS之6個自由度方向上之位置可於載台座標系統(基準座標系統)上藉由開環之控制而管理。
繼而，藉由控制裝置600，使搭載有對象面TAS之至少一部分之形狀資訊之計測結束之工件W的載台12朝向造形頭部500(遮罩構件30)之下方移動。此時，第1及第2流量控制閥18A、18B成為完全關閉狀態。
載台12沿著既定之路徑移動，若到達至造形頭部500之下方之既定位置，則如上所述，將連接於排水管16之一端之連接器15之第2部分15b安裝於設置於載台12之第1部分15a，而將排水管16之一端連接於槽13(載台12)。
繼而，藉由控制裝置600，將冷卻水CW供給至槽13內直至液面(水面)與目標面TS一致為止。該冷卻水CW之供給係以如下順序進行。即，控制裝置600將第2流量控制閥18B以既定開度打開，一邊監測水位感測器26之計測資訊，一邊開始自出水口部20將冷卻水CW供給至槽13內。而且，若基於水位感測器26之計測資訊確認冷卻水CW之液面與目標面TS一致，則控制裝置 600將第2流量控制閥18B設為完全關閉狀態而停止自出水口部20將冷卻水CW供給至槽13內。再者，只要可於不受冷卻水CW之影響之情況下進行附加加工，則亦可不停止冷卻水CW之供給。即，亦可與附加加工並行地進行自出水口部20之冷卻水之供給。
繼而，對載台12上之工件藉由附加對應於3D資料之形狀之三維造形進行附加加工。該附加加工例如以如下方式進行。
即，控制裝置600將藉由附加加工應附加之形狀(自於附加加工後製成之物體之形狀去除成為附加加工之對象之工件之形狀所得的形狀)之三維CAD資料作為三維造形用之資料，並轉換為例如STL(Stereo Lithography)資料，進而，根據該三維STL資料產生於Z軸方向上切片所得之各層(layer)之資料。繼而，控制裝置600基於各層之資料，為了進行對工件之各層之附加加工，而控制移動裝置200及造形頭部500，自第1層至第N層反覆進行如下步驟：一邊對載台12於掃描方向上進行掃描，一邊進行前述局部非液浸狀態下之光束點之形成、及藉由對點光束自供給管84供給造形材料PD實現之熔融池WP之形成。此處，每當第n層(n=1~N-1)之造形結束時，便基於控制裝置600之指示，藉由機器人14將載台12下降驅動既定距離，且與該載台12之下降連動地藉由控制裝置600基於水位感測器26之計測資訊，進行第2流量控制閥18B及第1流量控制閥18A之開度控制(包括開閉)，以液面(水面)與目標面TS(較造形面MP高既定距離之面)一致之方式調整槽13內之冷卻水CW之量。即，以此方式與載台12之下降(及造形之進行)相對應地進行冷卻水CW之液面之控制。再者，附加加工之工件上之對象面之位置及姿勢之控制係考慮之前已測得之對象面之形狀資訊進行。
再者，只要可於不受冷卻水CW之影響之情況下進行附加加工，則亦可不停止冷卻水CW之供給。即，亦可與附加加工並行地進行自出水 口部20之冷卻水之供給。
此處，於以上說明中，以工件W之被設定附加加工之目標部位TA之對象面(例如上表面)TAS為藉由調整載台12之傾斜而設定為垂直於聚光光學系統82之光軸之面(平行於XY平面之面)之平面為前提，進行伴隨著載台12之掃描動作之造形。
若第N層之造形結束，則藉由控制裝置600，將第1流量控制閥18A完全打開，而將槽13內之冷卻水CW經由排水管16排出至外部。於排水完成後，藉由控制裝置600，將載台12向自固定於既定位置之排水管16遠離之方向驅動，藉此解除連接器15之第1構件15a與第2構件15b之卡合，而將排水管16自載台12卸除。繼而，藉由控制裝置600，使搭載有經附加加工過之工件W之載台12移動至前述裝載/卸載位置。
繼而，藉由控制裝置600，對工件搬送系統300指示工件之卸載。根據該指示，藉由工件搬送系統300，將經附加加工過之工件W自載台12(平台12a)上取出，並搬送至造形系統100之外部。繼而，藉由控制裝置600，對機器人14賦予指示，將載台12設定為基準狀態。藉此，移動裝置200於裝載/卸載位置待機而準備下一工件之搬入。
再者，雖以上對將形狀附加至既有之工件之例進行了說明，但本實施形態之造形系統100之使用用途並不限於此，亦可與通常之3D印表機等同樣地，於載台12上自不存在任何物體之處藉由造型產生三維形狀。於此情形時，僅對所謂「不存在」之工件實施附加加工。於該載台12上之三維造形物之造形時，控制裝置600藉由計測裝置400所具備之標記檢測系統56(參照圖6)，光學地檢測預先形成於載台12上之最低3個部位之對準標記，藉此可求出設定於載台12上之造形之對象面之6個自由度方向上之位置資訊，並基於該結果，一邊控制載台12(平台12a)上之對象面相對於光束(之照射區域)之位 置及姿勢，一邊與前述實施形態同樣地進行前述局部非液浸狀態下之藉由相對於光束LB1、LB2之載台12之掃描驅動實現之各層之三維造形。
如以上詳細地所說明般，根據本實施形態之造形系統100，藉由控制裝置600，以如下方式基於複數層之積層剖面之資料控制移動裝置200、光束照射部520及材料供給部530：藉由一邊使光束與對象面TAS相對移動一邊供給由光束照射之造形材料DP，而對配置於槽13內之工件W之對象面TAS上之被設為非液浸狀態的一部分區域內之目標部位TA實施造形。即，以此方式，以局部非液浸方式進行對工件W之藉由三維造形之附加加工或藉由三維造形之工件之製作。
又，根據本實施形態之造形系統100，藉由控制裝置600，每當各層之造形結束時便將對象面TAS(載台12)下降驅動1層，且每當該下降驅動時，與載台12之下降連動地以槽13內之冷卻水CW之液面略微高於該造形結束之最上層之上表面之方式，調整槽13內之冷卻水CW之量。即，以此方式，與載台12之下降驅動、及造形之進行連動地進行槽13內之冷卻水CW之液面之調整，而於除包含目標部位之一部分之局部非液浸區域以外之區域中，工件W之整體始終由冷卻水覆蓋。因此，可有效地抑制因造形加工過程中之工件之溫度不均勻而產生工件之翹曲等。於厚度較薄之工件之情形時，該有用性尤其高。
又，於造形系統100中，藉由雷射光束之能量將由材料供給部530供給之粉狀之造形材料(金屬材料)PD熔融。於造形系統100中，在造形時，氣體供給裝置40藉由控制裝置600而作動，經由氣體供給管42之氣體供給口42a，以沿著遮罩構件30之內表面30c產生螺旋狀之回旋流(參照圖5之符號SF)之方式將氮氣(惰性氣體)送入至遮罩構件30內。藉由該氮氣(惰性氣體)之回旋流，藉由自供給管84朝向正下方下落而供給之粉狀之造形材料PD越靠下方(越靠近遮罩構件30之前端)，對應於遮罩構件30之內表面30c(內壁 面)之形狀而縮窄得越細。藉此，可使自供給管84供給之粉狀之造形材料PD彙聚於大致一點(此處為光軸AX上之點)，而可藉由以光束LB1、LB2將造形材料PD熔化，進行確保優異之造形精度、高解析度之三維造形物之製作。
又，於造形系統100中，以如下方式實現前述局部非液浸狀態下之造形。即，於造形系統100中，在成為前述回旋流SF後，朝向目標部位TA供給自遮罩構件30前端之出口30b噴出之惰性氣體。藉由將供給至該目標部位TA之惰性氣體之流速設為高速，而可藉由該惰性氣體之流動，將存在於包含目標部位TA之對象面TA上之一部分區域上之冷卻水CW吹散。藉此，將包含目標部位TA之一部分區域局部地設定為非液浸狀態(乾燥狀態)，於該非液浸狀態下進行對目標部位TA之使用造形材料PD之造形。因此，可於不受冷卻水之影響之情況下，進行確保優異之造形精度、高解析度之三維造形物之造形或製作。
又，於本實施形態之造形頭部500中，高N.A.之聚光光學系統82由1片或多片大孔徑之透鏡構成，故而可增大入射光之面積，藉此，相較於使用數值孔徑N.A.較小之聚光光學系統之情形，可取入更大量之光能。因此，藉由本實施形態之聚光光學系統82而聚光之光束極鮮明且具有高能量密度，藉此，可提高造形之加工精度。又，若聚光光學系統82取入之能量之總量變大，則自聚光光學系統82射出之光束之能量變大，從而於單位時間可熔解之金屬之量增加。相應地，若提高造形材料之供給量及載台12之速度，則藉由造形頭部500之造形加工之產出量提高。
又，於本實施形態之造形頭部500中，例如藉由控制入射至聚光光學系統82之複數個平行光束之入射角度分佈，可設定或變更造形面MP上之光束之強度分佈。
因此，於造形系統100中，例如可藉由快速原型設計將造形物以較高之加工精度形成於工件W之對象面TAS上。
再者，雖於前述實施形態中，對於為了將冷卻水CW(液體)供給至對象面TAS上而於載台12設置槽13並將液體供給至槽13內之情形進行了說明，但將液體供給至對象面上之方式並不限定於此。
又，於前述實施形態之造形系統100中，對於如下情形進行了說明：於造形時經由連接於圓錐狀之遮罩構件30之氣體供給管42之氣體供給口42a，以沿著遮罩構件30之內表面30c產生螺旋狀之回旋流SF之方式將惰性氣體(氣體)供給至遮罩構件30之內部之第1空間30a，且於惰性氣體成為回旋流後，使該惰性氣體流出至第1空間30a之外部。於前述實施形態之造形系統100中，在造形時，利用自遮罩構件30之出口30b供給之惰性氣體，將包含目標部位TA之一部分區域局部地設為非液浸狀態。於此情形時，亦可於遮罩構件30形成複數個開口，而對各開口個別地連接氣體供給管42。於此情形時，例如亦可於遮罩構件30之圓形之底面(圖5中之上側之面)中，以可於中心角成為等角度間隔之位置分別連接氣體供給管42之方式形成複數個開口。於此情形時，亦可藉由自複數個氣體供給管42之各者之氣體供給口42a於遮罩構件30之切線方向上供給氮氣，而產生同一旋轉方向(順時針方向或逆時針方向)之1個回旋流。
再者，亦可與前述實施形態不同，設為不產生回旋流SF，而經由遮罩構件30之內部空間將惰性氣體(氣體)朝向目標部位TA供給或噴射。遮罩構件只要為於自與出口30b於Z軸方向(與光軸AX平行之方向)上為相反之側朝向出口30b側聚攏之一部分具有包含曲面之形狀、例如圓錐狀或楕圓錐狀之內表面之構件即可，其外觀形狀並無特別限制。又，亦可不具備遮罩構件。例如，只要可將惰性氣體(氣體)供給至包含目標部位TA之一部分區域，則亦可不具備遮罩構件。
再者，對於如下情形進行了說明：前述實施形態之造形系統100 之造形頭部500使用在包含光軸AX之中心部形成有於光軸方向上貫通之貫通孔之透鏡(中空透鏡)作為光束照射部520之終端透鏡82a，材料供給部530具有***至終端透鏡82a之貫通孔而沿著光軸AX供給造形材料之供給管84，光束照射部520對自供給管84供給至目標部位TA之造形材料，經由遮罩構件30之內部空間30a沿著相對於光軸AX傾斜之光路照射光束。採用此種構成之原因在於考慮了如下情況：由於光束照射部520之聚光光學系統82為大孔徑、低像差且高N.A.，故而僅藉由通過同一聚光光學系統82之周緣附近之部分之光，便例如形成光束點，藉此，相較於將經由不同之光學系統之光聚光於同一區域而形成光束點(雷射點)之情形，可形成高品質之光束點。因此，終端透鏡當然亦可並非中空透鏡。
再者，雖於前述實施形態中，設為工件W之被設定附加加工之目標部位TA之對象面(例如上表面)TAS為藉由調整載台12之傾斜而設定為垂直於聚光光學系統82之光軸之面(平行於XY平面之面)之平面，而進行了說明，但實際上，尤其是於附加加工之情形時，目標部位TA未必設定於平面上。即，考慮於工件W上之並非平面之凹凸部設定目標部位TA，即便於此情形時，亦可如圖7所示般，將該包含凹凸部UP之工件W上之一部分區域與前述同樣地設定為局部之非液浸區域NIS，而可進行同樣之造形加工。
又，造形頭部並不限定於如前述實施形態之構成。造形頭部亦可為例如沿著光束照射部之光軸照射光束且沿著相對於光軸傾斜之路徑供給造形材料之類型。於採用該類型之造形頭部之情形時，例如可使用圖8所示之遮罩構件230作為遮罩構件。遮罩構件230整體具有圓柱形狀，於圖8中之下端部具有兼作光束之出口、造形材料之出口及惰性氣體之出口之出口230b。若對此進一步詳細地進行敍述，則於遮罩構件230形成自圖8中之下端面至上端面附近(於下方距上端面既定距離之位置)之開口部232(內部空間)，該開口部232 具有分別由以遮罩構件230之圓柱之軸為中心之內周面構成之第1部分232a、第2部分232b及第3部分232c之3個部分。第1部分232a位於最上部，由在上下方向延伸之圓柱面狀之內周面構成。第2部分232b與第1部分232a連續，由向下方延伸之錐形之內周面(圓錐面之一部分)構成。第3部分232c與第2部分連通，由至遮罩構件230之下端面之錐形之內周面(圓錐面之一部分)構成。第2部分232b隨著靠近第3部分232c而直徑逐漸變小。另一方面，第3部分232c相反地隨著與第2部分232b遠離而直徑變大。藉由開口232之第3部分232c及第2部分232b之下端之開口，形成有出口230b。
於開口部232之第1部分232a之內部，設置有較第1部分232a小一圈且於上下方向延伸之圓筒狀之光束射出部234。光束射出部234之內部為光束LB之通路。又，光束射出部234與開口部232之第1部分232a之間之空間成為造形材料PD之供給通路之一部分。造形材料PD經由光束射出部234與第1部分232a之間之空間及其下方之開口部232之第2部分232b(之內部空間)，自出口230b於相對於光束照射部之光軸傾斜既定角度之方向上供給至遮罩構件230之下方之目標部位。
於遮罩構件230中，進而於開口部232之第1部分232a及第2部分232b之外側形成有一對惰性氣體之路徑236。路徑236例如於垂直於Z軸之剖面中形成為圓弧狀，其下端於開口部232之第3部分232c之內周面之一部分開口。於使用遮罩構件230之情形時，造形頭部使用N.A.較前述聚光光學系統82小之聚光光學系統，且作為該聚光光學系統之終端透鏡，使用通常之透鏡而非中空透鏡。
再者，雖於前述實施形態中，對於藉由朝向被供給冷卻水CW之對象面TAS供給惰性氣體而將包含目標部位TA之一部分區域設為非液浸狀態之情形進行了說明，但將對象面TAS上之一部分區域設為非液浸狀態之方法並 不限定於此。例如，亦可吸引冷卻水CW而將對象面TAS上之一部分區域設定為非液浸狀態。例如，於前述第1實施形態中之造形頭部500中，亦可使用圖9所示之遮罩構件330代替前述遮罩構件30。遮罩構件330由具有圓錐狀之內表面330c之圓柱狀之構件構成，於下表面具有與前述遮罩構件30之出口30b同等之作用之出口330b，且於下表面之出口330b之外側之位置形成有由包圍出口330b之環狀(例如圓環狀)之凹部構成之氣體供給口332。又，於遮罩構件330之下表面之相對於出口330b之氣體供給口332之外側，形成由較氣體供給口332大一圈之環狀(例如圓環狀)之凹部構成之吸引口334。吸引口334經由未圖示之吸引路徑而連接於未圖示之真空泵等吸引裝置。又，氣體供給口332經由未圖示之路徑而連接於未圖示之氣體供給裝置。氣體供給裝置可自氣體供給口332朝向下方噴出惰性氣體，亦可噴出除惰性氣體以外之氣體、例如壓縮空氣。藉由利用吸引裝置將吸引路徑內設為負壓，而經由吸引口334將冷卻水CW、自氣體供給口332噴出之氣體(及自出口330b流出之惰性氣體)等吸引至吸引路徑內並排出至外部。其結果，於遮罩構件330之下方形成不存在液體之非液浸空間NIS(參照圖9)。再者，亦可將複數個氣體供給口配置為環狀代替環狀之氣體供給口332。又，亦可將複數個吸引口配置為環狀代替環狀之吸引口334。
再者，只要工件W上表面與遮罩構件330之下表面之間之液體層之厚度足夠薄，則亦可僅將吸引口334及氣體供給口332之一者設置於遮罩構件330。又，可一併進行自出口330b之惰性氣體之噴出，亦可不一併進行自出口330b之惰性氣體之噴出。
再者，亦可除了出水口部20以外還將冷卻水CW之供給口設置於載台12(例如框構件12b)，或者代替出水口部20而將冷卻水CW之供給口設置於載台12(例如框構件12b)。於此情形時，連接於冷卻水CW之供給口之供給管可與排水管16同樣地裝卸自如，亦可將供給管始終連接於載台12。
又，亦可除了連接於載台12之孔之排水管以外還於載台12之上方配置排出管(排水管)，或者代替連接於載台12之孔之排水管而於載台12之上方配置排出管(排水管)，而經由配置於槽13內之該排出管之前端(排出口)進行液體排出。於此情形時，排出管可能夠移動亦可不移動。
又，亦可除了出水口部20以外還於遮罩構件(30、230、330)設置冷卻水CW之供給口，或者代替出水口部20而於遮罩構件(30、230、330)設置冷卻水CW之供給口。
又，雖於前述實施形態中，以冷卻水CW與對象面TAS接觸之方式進行冷卻水CW之供給，但亦能夠以冷卻水CW不與對象面TAS接觸之方式供給。即便冷卻水CW不與對象面TAS接觸，只要冷卻水CW與工件W之除對象面TAS以外之外表面接觸，亦可期待抑制工件W之翹曲、變形等之效果。
又，亦可於載台12不設置槽13(框構件12b)。於此情形時，亦可於載台12之下方設置回收自載台12流下之冷卻水CW之機構。又，於此情形時，亦可不將排水管16連接於載台12。
又，亦可使遮罩構件(30、230、330)可相對於鏡筒85相對移動。
再者，於前述實施形態中，對於使用鏡面陣列80作為空間光調變器之情形進行了說明，亦可使用將藉由MEMS技術而製作之數位微鏡裝置(Digital Micromirror Device：DMD(註冊商標))配置為複數個矩陣狀而成之大面積之數位鏡裝置代替鏡面陣列80。
再者，雖於前述實施形態中，對於藉由個別地控制入射至聚光光學系統82之光瞳面之複數個平行光束之入射角度而進行造形面上之光束之強度分佈之變更的情形進行了說明，但亦可並非入射至聚光光學系統82之光瞳面之複數個平行光束之所有之入射角度均可控制(變更)。因此，於與前述實施 形態同樣地使用鏡面陣列控制入射至聚光光學系統82之平行光束之入射角度之情形等時，亦可不使所有鏡面元件均可變更反射面之狀態(反射面之位置及傾斜角度之至少一者)。又，可用於入射至前述實施形態之聚光光學系統82之複數個平行光束之入射角度之控制的反射型空間光調變器並不限於前述鏡面陣列。作為可使用之反射型空間光調變器，例如列舉反射型液晶顯示元件、電泳顯示器(EPD：Electro Phonetic Display)、電子紙(或電子墨水)、光繞射型光閥(Grating Light Valve)等為例。
又，亦可藉由變更配置於聚光光學系統(投影光學系統)之入射面側之光罩之開口(大小、形狀、數量)而進行造形面上之光束之強度分佈之變更。於此情形時，只要於聚光光學系統之物體面配置光罩，將像面、或其附近設為造形面即可。又，於此情形時，藉由將聚光光學系統之光瞳面中之光束強度分佈例如設為環狀，或者將對包含光軸之圓形區域進行遮光之遮光構件配置於光瞳面，亦可將該聚光光學系統之終端透鏡設為中空透鏡。
又，雖如上所述，聚光光學系統82較理想為大孔徑，但亦可使用數值孔徑N.A.小於0.5之聚光光學系統。
又，於前述實施形態中，為了管理光束之強度分佈，亦可使造形系統100於聚光光學系統82之後側焦點面、或其附近具備可配置受光部之感測器。例如，較佳為於載台12上搭載CCD影像感測器，而藉由該CCD影像感測器，以適當之頻率校準光束之強度分佈(造形面中之照射區域內之強度分佈)。如此一來，藉由利用接收來自聚光光學系統82之光束之感測器計測光束之強度分佈，可進行亦添加聚光光學系統82之熱像差等變動因素之光束之強度分佈之管理。又，藉由基於該結果控制鏡面陣列80等，可精度良好地將聚光光學系統82之後側焦點面等中之光束之強度分佈設定為所需狀態。又，亦可使用該感測器管理基準座標系統中之光束之位置。
再者，雖於前述實施形態中，對於使用鈦、不鏽鋼之粉末作為造形材料之情形進行了例示，但當然亦可使用鐵粉及其他金屬之粉末、及尼龍、聚丙烯、ABS等之粉末等除金屬以外之粉末。
《第2實施形態》
其次，基於圖10~圖12，對第2實施形態進行說明。此處，對於與前述第1實施形態同一或同等之構成部分使用同一符號並且省略其說明。
又，於第1實施形態中說明之各種變形例亦可應用於第2實施形態。
於圖10中，以方塊圖示出第2實施形態之加工系統1100之整體構成。
加工系統1100係對加工對象物(亦稱為工件)照射雷射光束(以下稱為光束)例如進行研磨加工、切削加工或開孔加工等各種去除加工等之系統。
加工系統1100具備移動裝置200、計測裝置400及加工頭部1500、以及控制包含該等各部之加工系統1100之整體之控制裝置1600。計測裝置400與加工頭部1500於既定方向(X軸方向、參照圖11)上相互分開而配置。即，於本第2實施形態之加工系統1100中，設置加工頭部1500代替前述第1實施形態之造形系統100所具備之造形頭部500，設置有控制裝置1600代替控制裝置600。再者，於加工系統1100中，移動裝置200使載台12(參照圖11)於圖10所示之計測裝置400及加工頭部1500、以及工件搬送系統300(於圖10中未圖示，參照圖12)之相互間可自如地移動。
於圖11中，將加工頭部1500所具備之構成光束照射部之一部分之聚光光學系統182及以垂吊之狀態固定於保持聚光光學系統182之鏡筒85之下端之遮罩構件130與移動裝置200所具備之載台12一併表示。於加工系統1100 中，亦與前述造形系統100同樣地，排水管16經由連接器15而裝卸自如地安裝於載台12之框構件12b(劃分槽13)。於排水管16設置第1流量控制閥18A(於圖11中未圖示，參照圖12)，該第1流量控制閥18A由控制裝置1600控制(參照圖12)。
又，於加工系統1100中，亦與前述造形系統100同樣地，於加工頭部1500之附近，在既定高度之位置配置設置於供水管19之一端側之出水口部20，出水口部20藉由第1驅動部22A(於圖11中未圖示，參照圖12)而可沿著Y軸方向往復移動。於供水管19之另一端，連接有包含在內部收容有冷卻水之液體貯槽之冷卻水供給裝置21(於圖11中未圖示，參照圖12)。又，於供水管19設置有第2流量控制閥18B(參照圖12)。第2流量控制閥18B由控制裝置1600控制。
又，於加工頭部1500之附近，在既定高度之位置，設置有檢測槽13內之冷卻水CW之水面(液面)之水準(水位)之水位感測器26。水位感測器26藉由第2驅動部22B(於圖11中未圖示，參照圖12)而可沿著Y軸方向往復移動。
於本第2實施形態中，在工件之加工時，第1驅動部22A及第2驅動部22B視需要由控制裝置1600控制，藉此，出水口部20及水位感測器26與載台12之Y軸方向上之位置之變化連動而於Y軸方向上移動。
又，於本實施形態中，在工件之加工過程中，以使冷卻水CW之水面始終位於略微高於搭載於載台12(平台12a)上之工件W之上表面之位置之方式，藉由控制裝置1600，與前述第1實施形態同樣地，基於水位感測器26之計測資訊控制第1、第2流量控制閥18A、18B。控制裝置1600預先將應與冷卻水之液面對位之目標面TS(參照圖11)設定於較應與工件W之被設定目標部位之對象面TAS(通常為與光束照射部520A對向之工件W之上表面)對位之面 (以下稱為加工面)MP高既定距離之位置。而且，控制裝置1600基於水位感測器26之計測資訊，求出實際之液面與目標面TS之差，並以該差成為零之方式，控制第2流量控制閥18B及第1流量控制閥18A之開度。藉此，與載台12上之工件之對象面TAS之Z軸方向上之位置之變化及加工之進展連動地，於加工過程中，始終以較與加工面MP對位之對象面TAS高既定距離之方式調整(設定)冷卻水CW之液面。再者，以下亦將工件W之上表面稱為上表面TAS或對象面TAS。
加工頭部1500具備光束照射部520A。
聚光光學系統182係數值孔徑N.A.例如為0.5以上、較佳為0.6以上之高N.A.且低像差之光學系統。聚光光學系統182具有分別保持於鏡筒85之包含終端透鏡182a之複數個透鏡。作為終端透鏡182a，使用通常之凸透鏡而非中空透鏡。
又，於加工系統1100中，可在光束與工件W之相對移動過程中使加工面MP上之光束之強度分佈、例如光束之照射區域之形狀、大小、個數之至少一者發生變化。於此情形時，控制裝置1600亦可連續地、或間斷地變更加工面MP上之光束之強度分佈。
如圖11所示，遮罩構件130包含：第1構件130a，其由中空之圓錐狀之構件構成；圓錐台狀之第2構件130b，其配置於第1構件130a之內側而小一圈；及俯視圓環狀之安裝部130c，其將第1構件130a與第2構件130b於兩者之底面(圖11中之上側之面)側連結。安裝部130c由內徑小於第1構件130a之底面(略微大於終端透鏡182a之外徑)且外徑略微大於遮罩構件130之底面(圖11中之上側之面)之圓環狀之板構件構成。遮罩構件130經由安裝部130c而其基端(底面側)固定於鏡筒85之下端面。於遮罩構件130之前端部(與底面為相反側)，略微向外側擴大以便在其前端形成照射至工件之光束LB之出口130d。遮 罩構件130(第1構件130a)之內部藉由第2構件130b而劃分為圓錐狀之內側空間(第1空間)、及其外側之外側空間(第2空間)。於第1空間露出有終端透鏡182a之下端部。第2空間係與XY平面平行之剖面為俯視圓環狀且該圓環之內徑及外徑、以及寬度自+Z側朝向-Z側逐漸變小之空間。
於第1構件130a，在複數個部位連接有與氣體供給裝置40(參照圖12)連接而將作為惰性氣體之一種之氮氣自氣體供給口42a供給至遮罩構件130內部的第2空間之氣體供給管42。再者，作為惰性氣體，亦可使用稀有氣體(例如氦氣(He)、氖氣(Ne)、氬氣(Ar)等)代替氮氣。如圖11所示，氣體供給管42之各者之一端之氣體供給口42a以露出於第2空間之狀態自外側連接於遮罩構件130之第1構件130a之上端部附近。複數個氣體供給口42a之各者例如於第1構件130a之圓形之底面(圖11中之上側之面)中分別設置於中心角成為等角度間隔之位置。
於氣體供給裝置之作動狀態下，經由複數個氣體供給管42之各者之氣體供給口42a，實質性地沿著第1構件130a之圓錐面狀之內表面，將氮氣(惰性氣體)送入至第2空間內，該所送入之氮氣如圖11中標註有符號LF之箭頭所示般成為沿著第1構件130a之內表面且自上方朝向下方之大致直線狀之彙聚流，且經由出口130d噴出至遮罩構件130之外部。本第2實施形態之氣體供給裝置40可調整送入至遮罩構件130之第2空間內之惰性氣體之溫度、流速等。
且說，根據前述槽13內之冷卻水量之調整之說明可明確：於加工處理時，將冷卻水CW之液面(水面)設定於略微高於工件W之對象面TAS之位置。然而，若於目標部位TA部分存在冷卻水，則有受該冷卻水CW不良影響而無法確保充分之加工精度之虞。因此，於加工系統1100中，如圖11所示，設為朝向目標部位TA供給自遮罩構件130前端之出口130d噴出之高速之惰性氣體，而藉由該惰性氣體之流動，將存在於包含目標部位TA之對象面TAS上之一 部分區域上之冷卻水CW吹散並去除。藉此，將包含目標部位TA之一部分區域局部地設定為非液浸狀態(乾燥狀態)，而於在對象面TAS上存在由所供給之冷卻水CW覆蓋之區域及未由所供給之冷卻水CW覆蓋之區域之狀態下，進行對目標部位之光束之照射，從而進行對目標部位TA之加工處理。
於圖12中，示出表示核心地構成加工系統1100之控制系統之控制裝置1600之輸入輸出關係的方塊圖。控制裝置1600包含工作站(或微電腦)等，而統括地控制加工系統1100之構成各部。
以前述方式構成之加工系統1100之基本功能係對加工對象物(工件)進行切削、研磨、或開孔加工等各種加工。工件投入至加工系統1100，於加工後自加工系統1100搬出。藉由加工系統1100進行之一連串之作業被自動化，工件之供給係將彙集於托板之一定量設為1批次，而能夠以批次單位投入。
首先，將搭載有加工前之1批次之工件之托板(未圖示)自外部搬入至加工系統1100內之既定之搬入搬出位置。該搬入係根據控制裝置1600之指示藉由工件搬送系統300進行。此處，1批次例如為i×j個，i×j個工件以i列j行之矩陣狀之配置搭載於托板上。即，於托板上表面，以i列j行之矩陣狀之配置規定工件之搭載位置(載置位置)，於各搭載位置搭載(載置)有工件。
繼而，將批次內之第1個工件自托板取出並搭載於載台12(平台12a)。此時，機器人14設為位於加工系統1100內之設定於設置有工件搬送系統300之位置之附近之裝載/卸載位置。又，此時，載台12處於前述基準狀態(Z、θx、θy、θz)=(Z0、0、0、0)，其XY位置與藉由位置計測系統28計測之機器人14之X、Y位置一致。即，載台12位於機器人14上所規定之基準點(x=0，y=0)。
繼而，藉由控制裝置1600，使搭載有工件W之載台12移動至計 測裝置400之下方。載台12之移動係藉由如下進行，即，控制裝置1600基於位置計測系統28之計測資訊控制機器人14，於地板面上在X軸方向(及Y軸方向)上驅動機器人14。於該移動過程中，載台12亦維持前述基準狀態。
繼而，藉由控制裝置1600，使用計測裝置400，進行處於基準狀態之載台12上之工件W之對象面TAS、例如上表面之至少一部分之三維空間內之位置資訊(於本實施形態中為形狀資訊)之計測。此後，基於該計測結果，工件W之對象面TAS之6個自由度方向上之位置可於載台座標系統(基準座標系統)上藉由開環之控制而管理。
繼而，藉由控制裝置1600，使搭載有對象面TAS之至少一部分之形狀資訊之計測結束之工件W的載台12朝向加工頭部1500之下方移動。此時，第1及第2流量控制閥18A、18B成為完全關閉狀態。
載台12沿著既定之路徑移動，若到達至加工頭部1500之下方之既定位置，則與前述同樣地，將連接於排水管16之一端之連接器15之第2部分15b安裝於設置於載台12之第1部分15a，而將排水管16之一端連接於槽13(載台12)。
繼而，藉由控制裝置1600，將冷卻水CW供給至槽13內直至液面(水面)與目標面TS(參照圖11)一致為止。該冷卻水CW之供給係藉由利用控制裝置1600，與前述同樣地一邊監測水位感測器26之計測資訊一邊進行第2流量控制閥18B之開閉控制而實現。
繼而，對載台12上之工件進行加工。該加工以如下方式進行。
即，藉由控制裝置1600，控制移動裝置200及加工頭部1500，而一邊相對於光束對載台12於掃描方向上進行掃描，一邊進行前述局部非液浸狀態(參照圖11)下之工件之加工。此處，加工時之工件上之對象面(及目標部位)之位置及姿勢之控制係考慮之前已使用計測裝置400測得之對象面之位置 資訊(於本實施形態中為形狀資訊)進行。
此處，於加工系統1100中，例如進行工件W之切削加工、研磨加工或開孔加工等，於該等加工之中，亦存在如下情況：為了實現高精度、高產出量之工件之加工，始終將目標部位TA與藉由聚光光學系統182獲得之光束LB之聚光點對位，結果隨著加工處理進行而工件W被上升驅動。因此，於本實施形態中，隨著加工處理進行，基於控制裝置1600之指示，藉由機器人14將載台12上升驅動(或下降驅動)，與該載台12之上升(或下降)相對應地，藉由控制裝置1600基於水位感測器26之計測資訊，進行第2流量控制閥18B及第1流量控制閥18A之開度控制(包括開閉)，以液面(水面)與目標面TS(較加工面MP高既定距離之面)一致之方式調整槽13內之冷卻水CW之量。即，以此方式與載台12之上升(或下降)、及加工之進行相對應地進行冷卻水CW之液面之控制。再者，加工時之工件上之上表面(對象面)TAS之位置及姿勢之控制係考慮之前已測得之對象面之形狀資訊進行。
若對工件W之加工處理結束，則藉由控制裝置1600，將第1流量控制閥18A完全打開，而將槽13內之冷卻水CW經由排水管16排出至外部。於排水完成後，藉由控制裝置1600，與前述同樣地將載台12向自固定於既定位置之排水管16遠離之方向驅動，藉此將排水管16自載台12卸除。繼而，根據控制裝置1600之指示，機器人14與搭載有經加工過之工件W之載台12一併移動至前述裝載/卸載位置。
繼而，藉由控制裝置1600，對工件搬送系統300指示搭載於載台12上之工件之卸載。根據該指示(包括既定出位於載台12上之經加工過之工件(此處為批次內之第1個工件)之托板上之搭載位置之資訊)，藉由工件搬送系統300，將經加工過之工件W自載台12上取出並返回至托板上之已既定出之搭載位置。
繼而，藉由控制裝置1600，對機器人14賦予指示，而將載台12設定為基準狀態。藉此，移動裝置200於裝載/卸載位置待機而準備下一工件之搬入。
以後，以同樣之方式對批次內之第2個以後之工件W重複同樣之處理。
如以上所說明般，根據本第2實施形態之加工系統1100，藉由控制裝置1600，以使自光束照射部520A射出之光束LB與工件W相對移動而對配置於槽13內之工件W之對象面TAS上之設為非液浸狀態之目標部位TA實施加工(例如切削加工、研磨加工、開孔加工等)的方式，控制工件W藉由移動裝置200之移動、及光束LB自光束照射部520之照射狀態。即，以此方式，以局部非液浸方式進行對工件W之加工處理。
又，根據本第2實施形態之加工系統1100，藉由控制裝置1600進行工件W之加工，結果隨著加工之進行，工件W之上表面之上下方向之位置(高度)變化，與該位置(高度)之變化相對應地，以槽13內之冷卻水CW之液面略微高於該工件之上表面之方式，調整該冷卻水CW之量。即，以此方式與載台12之上下移動及加工之進行連動地進行槽13內之冷卻水CW之液面之調整，而於除包含目標部位之一部分之局部非液浸區域以外之區域中工件W之整體始終由冷卻水覆蓋。因此，可有效地抑制因加工過程中之工件W之溫度不均勻而產生工件W之翹曲等。於厚度較薄之工件之情形時，該有用性尤其高。
再者，雖於前述第2實施形態中，對於為了將冷卻水CW(液體)供給至工件W上而於載台12設置槽13並將液體供給至槽13內之情形進行了說明，但將液體供給至對象面上之方式並不限定於此。
又，於前述第2實施形態之加工系統1100中，對於如下情形進行了說明：為了將包含加工時之目標部位TA之一部分區域局部地設為非液浸狀 態，而經由位於遮罩構件130(第1構件130a)之內部之複數個氣體供給口42a，以沿著第1構件130a之內表面產生自上方朝向下方之直線上之流動LF之方式，將惰性氣體(氣體)導入至遮罩構件30之內部之第2空間並噴出至遮罩構件130之外部。然而，並不限於此，亦可設為與前述第1實施形態同樣地，於遮罩構件之內部產生回旋流SF後，經由遮罩構件之內部空間將惰性氣體(氣體)噴射至包含目標部位TA之一部分區域。
又，雖遮罩構件較理想為於自與出口130d於Z軸方向(與光軸AX平行之方向)上相反之側朝向出口130d側聚攏之一部分具有包含曲面之形狀、例如圓錐狀或楕圓錐狀之內表面之構件，但其外觀形狀並無特別限制。又，亦可不具備遮罩構件。
再者，於本第2實施形態之加工系統1100中，亦可設為使用與圖9所示之遮罩構件330同樣地於其下表面之出口之外側設置有氣體供給口及吸引口之遮罩構件代替遮罩構件130。即便如此亦可於遮罩構件之下方形成不存在液體之非液浸空間。
再者，雖以上對藉由惰性氣體之供給或噴射、或者氣體之供給及/或液體等之吸引而於對象面上之一部分區域形成局部非液浸區域之情況進行了說明，但非液浸區域形成於光束之光路上而將該光束之光路設為局部非液浸狀態可換言為：以光束之光路成為氣體空間之方式，對供給至對象面上之液體(冷卻水CW)進行處理。於此情形時，經由氣體空間將光束照射至目標部位以便對目標部位實施造形處理、或加工處理等既定之處理。即，光束不經由所供給之液體而照射至目標部位。其可換言為以光束不經由所供給之液體而照射至目標部位之方式，進行所供給之液體之處理。
再者，以上對如下情形進行了說明：藉由使用前述各種方法去除供給至對象面上之液體，而於對象面上形成局部非液浸區域或光束光路上之 氣體空間。然而，並不限於此，亦可設為限制液體進入至既定空間，而形成對象面上之局部非液浸區域或光束光路上之氣體空間。作為一例，若對前述第1實施形態進行說明，則與開始將冷卻水供給至槽13內大致同時，開始使惰性氣體自第1空間30a內部向外部流出(噴出)直至造形結束為止，無論造形時及非造形時始終維持該氣體之流出(噴出)狀態。如此一來，於各層之造形結束而載台12下降時，雖將冷卻水CW追加供給至槽13內，但此時預先限制冷卻水CW進入至包含該時間點之目標部位TA之對象面TAS上之一部分區域(及光束LB1、LB2之光路空間)，而可形成局部之非液浸區域或光束光路上之氣體空間。
再者，雖於前述第1實施形態之造形系統100中，將控制裝置600控制移動裝置200、計測裝置400及造形頭部500之構成各部之情形作為一例進行了說明，但並不限於此，亦可藉由分別包含微處理器等處理裝置之複數個硬體構成造形系統100之控制裝置。於此情形時，可使移動裝置200、計測裝置400及造形頭部500之各者具備處理裝置，亦可為控制移動裝置200、計測裝置400及造形頭部500中之兩者之第1處理裝置與控制剩餘一者之第2處理裝置之組合。於任一情形時，各處理裝置均承擔前述控制裝置600之一部分功能。或者，亦可藉由複數個微處理器等處理裝置、及統括地管理該等處理裝置之主機、電腦，構成造形系統之控制裝置。
同樣地，於前述第2實施形態中，亦可藉由分別包含微處理器等處理裝置之複數個硬體構成加工系統1100之控制裝置。於此情形時，可使移動裝置200、計測裝置400及加工頭部1500之各者具備處理裝置，亦可為控制移動裝置200、計測裝置400及加工頭部1500中之兩者之第1處理裝置與控制剩餘之一者之第2處理裝置之組合。於任一情形時，各處理裝置均承擔前述控制裝置1600之一部分功能。或者，亦可藉由複數個微處理器等處理裝置、及統括地管 理該等處理裝置之主機、電腦，構成加工系統之控制裝置。
再者，於第1實施形態中，亦可不進行作為造形材料之粉末之供給，而將來自光束照射部520之光束照射至對象面TAS進行加工(例如切削加工、研磨加工、開孔加工等去除加工)等。於此情形時，亦可將於載台12上形成之三維造形物設為工件，進行不供給粉末之光束照射。又，進行粉末之供給之附加加工係形成非液浸區域而將來自光束照射部520之光束於不經由液體(CW)之情況下照射至工件W，不進行粉末供給之加工(例如切削加工、研磨加工、開孔加工等去除加工)亦可將來自光束照射部520之光束經由液體(CW)而供給至工件(W或其他工件)。
再者，於前述第1、第2實施形態中，亦可不具備計測裝置400。
又，雖於前述第1、第2實施形態中，自出水口部20供給之液體(CW)係用以對具有對象面TAS之物體(工件W)進行溫度調整、或冷卻物體之液體，但亦可為用於其它目的之液體，還可為除水以外之液體。
又，雖於前述第1、第2實施形態中，對象面TAS包含液浸部分及非液浸部分，但對象面TAS亦可不包含液浸部分。於此情形時，亦能夠以工件W之除對象面TAS以外之面與液體(CW)接觸之方式進行液體供給。
再者，亦可除了藉由液體(CW)之溫度調整/冷卻以外還使用珀爾帖元件等冷卻器件對工件進行溫度調整/冷卻，或者代替藉由液體(CW)之溫度調整/冷卻而使用珀爾帖元件等冷卻器件對工件進行溫度調整/冷卻。
又，雖於前述第1、第2實施形態中，將目標部位TA設為非液浸狀態而對目標部位TA進行光束之照射，但只要為對附加加工、去除加工不產生影響之程度，則亦可於被照射光束之部分存在液體(CW)之薄膜、滴等。於此情形時，亦可謂不經由液體而照射光束。
又，雖於前述各實施形態中，存在使用圓形、矩形等對構件、 開口、孔等之形狀進行說明之情形，但當然不限於該等形狀。
再者，將前述實施形態中所引用之所有美國專利申請公開說明書等之揭示作為本說明書之記載之一部分而援用。
[產業上之可利用性]
如以上所說明般，本發明之處理系統及處理方法適於藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施既定之處理。

Claims (101)

  1. 一種處理方法，係藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施處理，其包括：供給液體；將前述既定面上之包含前述目標部位之一部分區域設為非液浸狀態；及於已將包含前述目標部位之一部分區域設為非液浸狀態之狀態下，對前述目標部位照射光束以對前述目標部位實施前述處理。
  2. 如請求項1所述之處理方法，其中以包含前述目標部位之一部分區域成為非液浸狀態之方式，進行前述所供給之液體之處理。
  3. 如請求項1或2所述之處理方法，其中前述光束不經由前述所供給之液體而被照射至前述目標部位。
  4. 一種處理方法，係藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施處理，其包括：供給液體；及不經由前述所供給之液體而對前述目標部位照射光束，以對前述目標部位實施前述處理。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之處理方法，其中以將前述光束不經由前述所供給之液體而照射至前述目標部位之方式，進行前述所供給之液體之處理。
  6. 一種處理方法，係藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施處理，其包括：供給液體；以前述光束之光路成為氣體空間之方式，進行所供給之前述液體之處理；及 將光束經由前述氣體空間照射至前述目標部位，以對前述目標部位實施前述處理。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之處理方法，其中對前述目標部位之光束之照射係於在前述既定面上存在由所供給之前述液體覆蓋之區域及未由所供給之前述液體覆蓋之區域之狀態下進行。
  8. 如請求項1至7中任一項所述之處理方法，其中前述液體供給至設置於可動載台上之槽內，且前述處理係對配置於前述槽內之前述既定面上之目標部位進行。
  9. 如請求項8所述之處理方法，其中與前述載台之上下方向之位置之變化相對應地控制前述槽內之前述液體之量。
  10. 如請求項9所述之處理方法，其中與前述處理之進行相對應地控制前述槽內之前述液體之量。
  11. 如請求項9或10所述之處理方法，其中以將供給至前述槽內之液體之液面維持於高於前述既定面之位置之方式控制前述槽內之前述液體之量。
  12. 如請求項2至11中任一項所述之處理方法，其中前述液體之處理包括前述液體之去除。
  13. 如請求項2至12中任一項所述之處理方法，其中前述液體之處理包括氣體之供給。
  14. 如請求項13所述之處理方法，其中藉由前述氣體之供給吹散前述液體。
  15. 如請求項13或14所述之處理方法，其中藉由前述氣體之供給，而限制所供給之前述液體進入至既定空間。
  16. 如請求項13至15中任一項所述之處理方法，其中前述氣體為惰 性氣體。
  17. 如請求項1至16中任一項所述之處理方法，其中藉由前述液體之供給，而進行具有前述既定面之物體之溫度調整、或具有前述既定面之物體之冷卻。
  18. 如請求項1至16中任一項所述之處理方法，其中前述處理係基於造形對象之三維造形物之3D資料而形成積層複數層所成之三維造形物之造形處理，且前述既定面係被設定前述目標部位之造形之對象面。
  19. 如請求項18所述之處理方法，其中基於前述3D資料，使前述光束與前述對象面相對移動，且與此並行地進行對前述目標部位之前述光束之照射及粉狀之造形材料之供給，以對前述目標部位實施造形處理。
  20. 如請求項19所述之處理方法，其中前述光束經由光學系統照射至前述造形材料。
  21. 如請求項20所述之處理方法，其中前述造形材料沿著前述光學系統之光軸被供給至前述目標部位，且前述光束自相對於前述光軸傾斜之方向被照射至前述目標部位。
  22. 如請求項21所述之處理方法，其中設置聚光光學系統作為前述光學系統，該聚光光學系統具有於包含光軸之中心部形成有於與前述光軸平行之方向上貫通之貫通孔之終端透鏡，且前述造形材料經由設置於配置在前述貫通孔內之供給管之一端之材料供給口，而被供給至前述目標部位。
  23. 如請求項18至22中任一項所述之處理方法，其中前述光束之光路之至少一部分由遮罩構件包圍，且前述遮罩構件具有供前述光束及前述造形材料通過之出口。
  24. 如請求項23所述之處理方法，其包括：將惰性氣體經由氣體供給口供給至前述遮罩構件之內部之空間內，前述惰性氣體成為回旋流，沿著前述遮罩構件之內表面朝向前述出口流動，前述惰性氣體經由前述遮罩構件之前述出口而流至前述空間之外，且前述造形材料經由前述遮罩構件之前述出口而供給至前述空間之外。
  25. 如請求項23所述之處理方法，其包括將惰性氣體經由氣體供給口供給至前述遮罩構件之內部之空間內，前述惰性氣體於軸之周圍成為回旋流，朝向前述出口流動，前述惰性氣體經由前述遮罩構件之前述出口而流至前述空間之外，且前述造形材料經由前述遮罩構件之前述出口而供給至前述空間之外。
  26. 如請求項20所述之處理方法，其中前述造形材料沿著相對於前述光學系統之光軸傾斜之方向經由前述出口而被供給至前述目標部位，且前述光束沿著前述光軸經由前述出口而被照射至前述目標部位。
  27. 如請求項18至26中任一項所述之處理方法，其中藉由前述液體之供給，而進行具有前述既定面之物體之溫度調整、或具有前述既定面之物體之冷卻。
  28. 如請求項27所述之處理方法，其中前述物體係被進行前述造形處理之工件。
  29. 如請求項27或28所述之處理方法，其中一邊利用前述液體進行前述物體之冷卻，一邊對前述既定面進行造形處理。
  30. 如請求項1至16中任一項所述之處理方法，其中前述處理係照射光束而對工件加工之加工處理，且前述既定面為前述工件之上表面。
  31. 如請求項30所述之處理方法，其中使前述光束與前述工件相對移動，以對前述工件上之前述目標部位實施加工。
  32. 如請求項30或31所述之處理方法，其中前述光束之光路之至少一部分由遮罩構件包圍，且前述遮罩構件具有供前述光束通過之出口。
  33. 如請求項30至32中任一項所述之處理方法，其中藉由前述液體之供給，而進行具有前述既定面之物體之溫度調整、或具有前述既定面之物體之冷卻。
  34. 如請求項33所述之處理方法，其中前述物體係被進行前述加工處理之工件。
  35. 如請求項34所述之處理方法，其中前述加工處理包括藉由前述光束之照射進行之去除加工。
  36. 如請求項1至35中任一項所述之處理方法，其中前述液體以覆蓋前述既定面之至少一部分之方式被供給。
  37. 一種處理系統，其係藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施處理之處理系統，且具備：液體供給裝置，其可供給液體；液體處理裝置，其以於前述既定面上之包含前述目標部位之一部分區域局部地產生非液浸狀態之方式，對自前述液體供給裝置供給之液體進行處理；光束照射部，其朝向前述目標部位射出光束；及移動裝置，其於前述既定面移動；且於已將前述目標部位設為非液浸狀態之狀態下，對前述目標部位照射光束以對前述目標部位實施前述處理。
  38. 如請求項37所述之處理系統，其中前述光束不經由所供給之前 述液體而被照射至前述目標部位。
  39. 一種處理系統，係藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施處理，其具備：液體供給裝置，其可供給液體；光束照射部，其朝向前述目標部位射出光束；及移動裝置，其於前述既定面移動；且不經由所供給之前述液體而對前述目標部位照射光束，以便對前述目標部位實施前述處理。
  40. 如請求項39所述之處理系統，其進而具備液體處理裝置，該液體處理裝置以前述光束不經由前述所供給之液體而被照射至前述目標部位之方式，進行所供給之前述液體之處理。
  41. 一種處理系統，係藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施處理，其具備：液體供給裝置，其可供給液體；光束照射部，其朝向前述目標部位射出光束；及液體處理裝置，其以前述光束之光路成為氣體空間之方式，對由前述液體供給裝置供給之液體進行處理；且對前述目標部位經由前述氣體空間照射光束，以便對前述目標部位實施前述處理。
  42. 如請求項37至41中任一項所述之處理系統，其中對前述目標部位之光束之照射係於在前述既定面上存在由所供給之前述液體覆蓋之區域及未由所供給之前述液體覆蓋之區域之狀態下進行。
  43. 如請求項37至42中任一項所述之處理系統，其中前述移動裝置具有可動載台， 前述液體供給裝置將前述液體供給至設置於前述載台上之槽內，且前述處理係對配置於前述槽內之前述既定面之目標部位進行。
  44. 如請求項43所述之處理系統，其中前述液體供給裝置包含調整前述槽內之液體之量之調整裝置，且進而具備經由前述調整裝置控制前述槽內之液體之量之控制裝置。
  45. 如請求項44所述之處理系統，其中前述控制裝置，係與前述載台之上下方向之位置之變化相對應地控制前述調整裝置。
  46. 如請求項44或45所述之處理系統，其中前述控制裝置，係與前述處理之進行相對應地控制前述調整裝置。
  47. 如請求項44至46中任一項所述之處理系統，其中前述控制裝置以將供給至前述槽內之液體之液面維持於高於前述既定面之位置之方式，控制前述調整裝置。
  48. 如請求項37至47中任一項所述之處理系統，其中前述液體之處理包括前述液體之去除。
  49. 如請求項47所述之處理系統，其中前述液體處理裝置具有可將前述液體去除之吸引口。
  50. 如請求項49所述之處理系統，其中前述吸引口配置為於前述目標部位之上方進行前述液體之去除。
  51. 如請求項37至50中任一項所述之處理系統，其中前述液體之處理包括氣體之供給。
  52. 如請求項51所述之處理系統，其中前述液體處理裝置具有供給前述氣體之氣體供給口。
  53. 如請求項52所述之處理系統，其中前述氣體供給口配置為於前述目標部位之上方進行前述氣體之供給。
  54. 如請求項52或53所述之處理系統，其中前述液體處理裝置藉由前述氣體之供給吹散前述液體。
  55. 如請求項51至54中任一項所述之處理系統，其中前述氣體為惰性氣體。
  56. 如請求項37至55中任一項所述之處理系統，其中前述液體處理裝置限制所供給之前述液體進入至既定空間。
  57. 如請求項56所述之處理系統，其中前述既定空間包含前述光束之光路。
  58. 一種處理系統，係藉由光束之照射對既定面上之目標部位實施處理之處理系統，其具備：液體供給裝置，其可對具有前述既定面之物體供給液體；光束照射部，其朝向前述目標部位射出光束；及移動裝置，其於前述既定面移動。
  59. 如請求項58所述之處理系統，其中一邊藉由前述液體供給裝置進行對前述物體之液體供給，一邊藉由光束照射對前述目標部位進行前述既定之處理。
  60. 如請求項58或59所述之處理系統，其中前述移動裝置具有可動載台，前述液體供給裝置將前述液體供給至設置於前述載台上之槽內，且前述處理係對配置於前述槽內之前述既定面之目標部位進行。
  61. 如請求項37至60中任一項所述之處理系統，其中藉由前述液體之供給，而進行具有前述既定面之物體之溫度調整、或具有前述既定面之物體之冷卻。
  62. 如請求項37至60中任一項所述之處理系統，其中前述處理係基 於造形對象之三維造形物之3D資料而形成積層複數層所成之三維造形物之造形處理，且前述既定面係被設定前述目標部位之造形之對象面。
  63. 如請求項62所述之處理系統，其進而具備供給粉末作為造形材料之材料供給部，且基於前述3D資料，使前述光束與前述對象面相對移動，且與此並行地進行對前述目標部位之前述光束之照射及前述造形材料之供給，以對前述目標部位實施造形處理。
  64. 如請求項37之60中任一項所述之處理系統，其進而具備：遮罩構件，其包圍前述光束之光路之至少一部分；及材料供給部，其供給作為造形材料之粉末；前述處理係基於造形對象之三維造形物之3D資料而形成積層複數層所成之三維造形物之造形處理，前述既定面係被設定前述目標部位之造形之對象面，基於前述3D資料，使前述光束與前述對象面相對移動，且與此並行地進行對前述目標部位之前述光束之照射及前述造形材料之供給，以對前述目標部位實施造形處理，且前述遮罩構件具有供前述光束及前述造形材料通過之出口。
  65. 如請求項64所述之處理系統，其中前述液體處理裝置使用前述遮罩構件進行前述液體之處理。
  66. 如請求項65所述之處理系統，其中前述液體之處理包括氣體之供給。
  67. 如請求項66所述之處理系統，其中前述液體處理裝置經由前述遮罩構件之前述出口而供給前述氣體。
  68. 如請求項66或67所述之處理系統，其中前述遮罩構件具有供給前述氣體之氣體供給口。
  69. 如請求項68所述之處理系統，其中前述氣體供給口配置於前述出口之周圍。
  70. 如請求項68或69所述之處理系統，其中前述氣體供給口配置為與前述對象面對向。
  71. 如請求項66至70中任一項所述之處理系統，其中前述氣體為惰性氣體。
  72. 如請求項65至71中任一項所述之處理系統，其中前述液體之處理包括前述液體之去除。
  73. 如請求項72所述之處理系統，其中前述遮罩構件具有可將前述液體去除之吸引口。
  74. 如請求項73所述之處理系統，其中前述吸引口配置於前述出口之周圍。
  75. 如請求項73或74所述之處理系統，其中前述吸引口配置為與前述對象面對向。
  76. 如請求項64至75中任一項所述之處理系統，其中前述遮罩構件具有自一端側向另一端側逐漸聚攏之內表面，於前述另一端形成供來自前述光束照射部之光束通過之出口，前述液體處理裝置包含將惰性氣體經由氣體供給口供給至前述遮罩構件內部之空間內之氣體供給裝置，且前述液體處理裝置使用前述氣體供給裝置使前述惰性氣體經由前述遮罩構件之前述出口而流至前述空間之外。
  77. 如請求項64至75中任一項所述之處理系統，其中前述液體處理 裝置包含將惰性氣體經由氣體供給口供給至前述遮罩構件內部之空間內之氣體供給裝置，前述惰性氣體成為回旋流，朝向前述出口流動，前述惰性氣體經由前述遮罩構件之前述出口而流至前述空間之外，且前述造形材料經由前述遮罩構件之前述出口而供給至前述遮罩構件內部之空間之外。
  78. 如請求項62至77中任一項所述之處理系統，其中前述光束照射部具有光學系統，且經由該光學系統照射前述光束。
  79. 如請求項78所述之處理系統，其中前述造形材料沿著前述光學系統之光軸被供給至前述目標部位，且前述光束自相對於前述光軸傾斜之方向被照射至前述目標部位。
  80. 如請求項78或79所述之處理系統，其中前述光學系統係具有終端透鏡之聚光光學系統，該終端透鏡於包含光軸之中心部形成有於與前述光軸平行之方向上貫通之貫通孔，且前述造形材料經由設置於配置在前述貫通孔內之供給管之一端之材料供給口而被供給至前述目標部位。
  81. 如請求項78所述之處理系統，其中前述造形材料沿著相對於前述光學系統之光軸傾斜之方向被供給至前述目標部位，且前述光束沿著前述光軸被照射至前述目標部位。
  82. 如請求項62至81中任一項所述之處理系統，其中藉由前述液體之供給，而進行具有前述既定面之物體之溫度調整、或具有前述既定面之物體之冷卻。
  83. 如請求項82所述之處理系統，其中前述物體係被進行前述造形處理之工件。
  84. 如請求項82或83所述之處理系統，其一邊利用前述液體進行前述物體之冷卻，一邊對前述既定面進行造形處理。
  85. 如請求項37至60中任一項所述之處理系統，其中前述處理係對具有前述既定面之工件照射光束而加工前述工件之加工處理。
  86. 如請求項85所述之處理系統，其中前述加工處理包括去除加工。
  87. 如請求項85或86所述之處理系統，其中使前述光束與前述工件相對移動，以對前述工件上之前述目標部位實施加工。
  88. 如請求項85至87中任一項所述之處理系統，其進而具備遮罩構件，該遮罩構件包圍前述光束之光路之至少一部分並且具有供前述光束通過之出口。
  89. 如請求項88所述之處理系統，其中前述液體處理裝置使用前述遮罩構件而處理前述液體。
  90. 如請求項89所述之處理系統，其中前述遮罩構件具有氣體供給口。
  91. 如請求項90所述之處理系統，其中前述液體處理裝置經由前述遮罩構件之前述出口供給來自前述氣體供給口之氣體。
  92. 如請求項90或91所述之處理系統，其中前述遮罩構件於前述出口之周圍具有前述氣體供給口。
  93. 如請求項92所述之處理系統，其中前述氣體供給口配置為與前述對象面對向。
  94. 如請求項90至93中任一項所述之處理系統，其中來自前述氣體供給口之氣體為惰性氣體。
  95. 如請求項89至94中任一項所述之處理系統，其中前述液體之處 理包括前述液體之去除。
  96. 如請求項95所述之處理系統，其中前述遮罩構件具有可將前述液體去除之吸引口。
  97. 如請求項96所述之處理系統，其中前述遮罩構件於前述出口之周圍具有前述吸引口。
  98. 如請求項97所述之處理系統，其中前述吸引口配置為與前述對象面對向。
  99. 如請求項85至98中任一項所述之處理系統，其中藉由前述液體之供給，而進行具有前述既定面之物體之溫度調整、或具有前述既定面之物體之冷卻。
  100. 如請求項99所述之處理系統，其中前述物體係被進行前述加工處理之工件。
  101. 如請求項37至100中任一項所述之處理系統，其中前述液體能夠以覆蓋前述既定面之至少一部分之方式供給。
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