三维积层造形装置及积层造形方法

摘要

本发明提供一种一面由装置本身决定用来确实地将粉末层熔融结合的照射条件，一面进行电子束(EB)照射的三维积层造形装置及积层造形方法。本发明提供一种三维积层造形装置(100)，它具有：柱部(200)，输出电子束(EB)，并使电子束(EB)朝粉末层(32)的表面内方向偏转；电子检测器(72)，检测通过照射电子束(EB)而从粉末层(32)的表面朝指定方向释出的电子；熔融判断部(410)，基于电子检测器(72)的检测信号强度产生熔融信号；以及偏转控制部(420)，接收熔融信号并决定电子束的照射条件。

权利要求

1.一种三维积层造形装置，将三维构造物积层造形，其特征在于具备：粉末供给部，供给粉末层；

电子束柱，输出电子束并使电子束朝所述粉末层的表面内方向偏转；

电子检测器，检测通过照射所述电子束而从所述粉末层的表面释出的电子；

熔融判断部，基于所述电子检测器的检测信号强度来检测所述粉末层的熔融并产生熔融信号；以及偏转控制部，接收所述熔融信号并对应于所述熔融信号变更照射范围；

所述偏转控制部反复进行对划分所述三维构造物截面的多个照射范围的每一个照射所述电子束的动作，并且一个照射范围的照射是以仅用预先规定的时间将所述电子束全面覆盖的方式一边使照射位置移动一边进行；

当使电子束的照射位置在所述照射范围内移动时，由所述电子检测器检测到的检测信号强度的变动幅度小于预先规定的范围且经过了一定时间后，所述熔融判断部输出所述熔融信号。

2.一种三维积层造形装置，将三维构造物积层造形，其特征在于具备：粉末供给部，供给粉末层；

电子束柱，输出电子束并使电子束朝所述粉末层的表面内方向偏转；

电子检测器，检测通过照射所述电子束而从所述粉末层的表面释出的电子；

熔融判断部，基于所述电子检测器的检测信号强度来检测所述粉末层的熔融并产生熔融信号；以及偏转控制部，接收所述熔融信号并对应于所述熔融信号变更照射范围；

所述偏转控制部反复进行对划分所述三维构造物截面的多个照射范围的每一个照射所述电子束的动作，并且一个照射范围的照射是以仅用预先规定的时间将所述电子束全面覆盖的方式一边使照射位置移动一边进行；

多个所述电子检测器配置于隔着所述电子束的光轴而对向的位置，所述熔融判断部基于多个所述电子检测器中隔着所述光轴而对向的电子检测器所得的检测信号强度的差量小于预先规定的范围时，输出所述熔融信号。

3.根据权利要求1或2所述的三维积层造形装置，其特征在于：所述偏转控制部持续进行该照射范围内的电子束的照射，直到接收所述熔融信号为止。

4.根据权利要求1或2所述的三维积层造形装置，其特征在于：所述电子束的单束照射区的尺寸是与所述粉末层的原料粉末的粒子相同的尺寸或比原料粉末的粒子小的尺寸。

5.一种积层造形方法，是利用三维积层造形装置将三维构造物积层造形的方法，所述三维积层造形装置具备：粉末供给部，供给粉末层；电子束柱，输出电子束并使电子束朝所述粉末层的表面内方向偏转；电子检测器，检测通过照射所述电子束而从所述粉末层的表面释出的电子；熔融判断部，基于所述电子检测器的检测信号强度来检测所述粉末层的熔融并产生熔融信号；以及偏转控制部，接收所述熔融信号并对应于所述熔融信号变更照射范围；且所述积层造形方法的特征在于包括如下步骤：利用所述粉末供给部供给粉末层；

利用所述电子束柱对所述粉末层照射电子束；

利用所述电子检测器检测从所述粉末层表面释出的电子；

所述偏转控制部反复进行对划分所述三维构造物截面的多个照射范围的每一个照射所述电子束的动作，并且一个照射范围的照射是以仅用预先规定的时间将所述电子束全面覆盖的方式一边使照射位置移动一边进行；

当使电子束的照射位置在所述照射范围内移动时，由所述电子检测器检测到的检测信号强度的变动幅度小于预先规定的范围且经过了一定时间后，所述熔融判断部输出所述熔融信号；

以及

利用所述偏转控制部，基于所述熔融信号来变更照射范围。

6.一种积层造形方法，是利用三维积层造形装置将三维构造物积层造形的方法，所述三维积层造形装置具备：粉末供给部，供给粉末层；电子束柱，输出电子束并使电子束朝所述粉末层的表面内方向偏转；电子检测器，检测通过照射所述电子束而从所述粉末层的表面释出的电子，多个所述电子检测器配置于隔着所述电子束的光轴而对向的位置；熔融判断部，基于所述电子检测器的检测信号强度来检测所述粉末层的熔融并产生熔融信号；以及偏转控制部，接收所述熔融信号并对应于所述熔融信号变更照射范围；且所述积层造形方法的特征在于包括如下步骤：利用所述粉末供给部供给粉末层；

利用所述电子束柱对所述粉末层照射电子束；

利用所述电子检测器检测从所述粉末层表面释出的电子；

所述偏转控制部反复进行对划分所述三维构造物截面的多个照射范围的每一个照射所述电子束的动作，并且一个照射范围的照射是以仅用预先规定的时间将所述电子束全面覆盖的方式一边使照射位置移动一边进行；

所述熔融判断部基于多个所述电子检测器中隔着所述光轴而对向的电子检测器所得的检测信号强度的差量小于预先规定的范围时，输出所述熔融信号；以及利用所述偏转控制部，基于所述熔融信号来变更照射范围。

说明书

三维积层造形装置及积层造形方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种三维积层造形装置及积层造形方法。

背景技术

[0002] 已知一种三维积层造形装置，该装置是对由金属材料等构成的粉末层的指定范围照射电子束，使粉末层的一部分熔融并与下层构造物结合从而形成截面层，并将该截面层堆叠，由此来造形三维构造物(例如，参照专利文献1、2及3)。

[0003] [现有技术文献]

[0004] [专利文献]

[0005] [专利文献1]美国专利第7454262号

[0006] [专利文献2]日本专利特开2015‑193866号公报

[0007] [专利文献3]日本专利特开2015‑182419号公报

发明内容

[0008] [发明要解决的问题]

[0009] 以往的三维积层造形装置是由装置的使用者基于粉末层的材料或厚度等粉末层的条件及加速电压或电流值等电子束的条件，来设定电子束的照射条件(参照专利文献1及专利文献2)。

[0010] 然而，在实际的三维积层造形中，粉末层的条件及电子束的条件都存在从预先设定的条件发生变化的情况。例如，存在如下情况：粉末层的厚度根据层的不同或根据粉末层位置的不同而发生变化，或者射束电流值随着时间变动。因此，装置的使用者必须依照这些变化来重新设定要对装置设定的电子束的照射条件(参照专利文献3)。

[0011] 本发明的目的在于提供一种一面由装置本身决定用来确实地将粉末层熔融结合的照射条件，一面进行电子束EB照射的三维积层造形装置及积层造形方法。

[0012] [解决问题的手段]

[0013] 根据以下所公开的一方案，提供一种三维积层造形装置，它是将三维构造物积层造形的三维积层造形装置，且具备：粉末供给部，供给粉末层；电子束柱，输出电子束并使电子束朝所述粉末层的表面内方向偏转；电子检测器，检测通过照射所述电子束而从所述粉末层的表面释出的电子；熔融判断部，基于所述电子检测器的检测信号强度来检测所述粉末层的熔融并产生熔融信号；以及偏转控制部，接收所述熔融信号并决定电子束的照射条件。

[0014] 另外，提供一种积层造形方法，它是使用所述三维积层造形装置的积层造形方法，且包括如下步骤：利用所述粉末供给部供给粉末层；利用所述电子束柱对所述粉末层照射电子束；利用所述电子检测器检测从所述粉末层表面释出的电子；在所述熔融判断部中当电子检测器的检测信号强度的变动幅度变为预先规定的基准值以下时产生熔融信号；以及利用所述偏转控制部，基于所述熔融信号来设定照射条件。

[0015] 进而，在所述形态的积层造形方法中，熔融判断部中的熔融信号的产生也可以在来自不同的所述电子检测器的检测信号强度的差量变为预先规定的基准值以下时进行。

[0016] 此外，所述发明内容并未列举出本发明的所有特征。这些特征群的次级组合也可以另外成为发明。

附图说明

[0017] 图1表示三维积层造形装置100的构成例。

[0018] 图2表示粉末层32的表面33上的电子束EB的照射动作的示例。

[0019] 图3(A)是表示粉末层32熔融之前的状态的图，图3(B)是表示粉末层32被熔融并与下层的三维构造物36结合的状态的图。

[0020] 图4是表示在照射范围内改变电子束EB的照射位置时电子检测器72的检测信号强度的变动及其变动幅度的示例的图。

[0021] 图5是表示电子束EB的照射时间Texp或照射速度Vexp与电子检测器72的检测信号强度的变化幅度的关系的示例的曲线图。

[0022] 图6表示控制部400(一部分)的构成例。

[0023] 图7表示说明三维积层造形装置100的积层造形方法的动作流程的示例。

[0024] 图8表示相对于电子束EB的照射位置，在不同方向上配置多个电子检测器72a、72b、72c及72d的示例。

[0025] 图9是表示电子束EB的照射时间Texp或照射速度Vexp与配置在不同方向上的电子检测器72的检测信号的强度差的关系的示例的曲线图。

[0026] 图10是表示利用放射温度计71测出的粉末层32的表面温度的变化的曲线图。

[0027] [符号的说明]

[0028] 12                 电子源

[0029] 13                 电子透镜

[0030] 14                 偏转器

[0031] 31                 粉末

[0032] 32                     粉末层

[0033] 33                     表面

[0034] 34                     粉末供给部

[0035] 35                     截面层

[0036] 36                     三维构造物

[0037] 52                     载置台

[0038] 53                     侧壁部

[0039] 54                     驱动部

[0040] 55                     驱动棒

[0041] 56                     排气单元

[0042] 71                     放射温度计

[0043] 72、72a、72b、72c、72d  电子检测器

[0044] 100                    三维积层造形装置

[0045] 200                    柱部

[0046] 300                    造形部

[0047] 400                    控制部

[0048] 410                    熔融判断部

[0049] 420                    偏转控制部

具体实施方式

[0050] 参照图1至图10的图，对本发明的三维积层造形装置100的优选实施方式详细地进行说明。

[0051] (1)实施方式的概要。

[0052] 图1表示本实施方式的三维积层造形装置100的构成例。三维积层造形装置100具备：柱部200，输出电子束EB，并使电子束EB朝粉末层32的表面内方向偏转；电子检测器72，检测通过照射电子束EB而从粉末层32的表面朝指定方向释出的电子；熔融判断部410，基于电子检测器72的检测信号强度差产生熔融信号；以及偏转控制部420，接收熔融信号，并决定电子束的照射时间或照射速度。由此，三维积层造形装置100一边决定使粉末层32熔融结合的照射时间或照射速度，一边进行电子束EB照射。

[0053] (2)实施方式的详细内容。

[0054] 图1表示本实施方式的三维积层造形装置100的构成例。三维积层造形装置100是对例如由金属材料粉末构成的粉末层32照射电子束EB，使粉末层32的一部分熔融结合而形成截面层35，并将截面层35积层而造形三维构造物36。

[0055] 三维积层造形装置100具备柱部200、造形部300、及控制部400。柱部200以从柱部200输出的电子束EB照射保持在造形部300内部的粉末层32的方式配置。电子束EB由控制部
400控制，且照射粉末层32的指定范围。

[0056] 柱部200具备由控制部400控制的电子源12。电子源12利用热或电场的作用而产生电子。由电子源12产生的电子在预先规定的加速电压(作为一例为60KV)下向‑Z方向加速，并以电子束EB的形式输出。

[0057] 柱部200具备由控制部400控制的电子透镜13。电子透镜13使电子束EB在粉末层32的表面33收敛。电子透镜13例如包含：线圈，绕透镜轴卷绕；及磁性体(磁轭)，包围线圈且具有关于透镜轴呈轴对称的间隙。

[0058] 柱部200具备由控制部400控制的偏转器14。偏转器14通过使电子束EB偏转，来设定粉末层32的表面内方向(XY方向)上的电子束EB的照射位置。偏转器14例如具有两组偏转线圈，该两组偏转线圈隔着作为电子束EB的通过路径的Z轴在X轴方向及Y轴方向上对向。

[0059] 被柱部200输出的电子束EB照射的粉末层32由造形部300所具备的载置台52及侧壁部53保持。载置台52及侧壁部53将由从粉末供给部34供给的金属材料粉末构成的粉末层32以具有与载置台52的上表面大致平行的表面33的方式平坦化并保持。

[0060] 粉末层32一旦因电子束的照射而熔融，便会与已积层的三维构造物36的上端部结合而形成截面层35。新形成的截面层35使三维构造物36在Z轴方向上延伸。除积层在三维构造物36上的截面层35以外的粉末层32保持着金属材料的粉末31的状态不变累积在三维构造物36的周围。

[0061] 载置台52通过由控制部400控制的驱动部54及驱动棒55在Z轴方向(高度方向)上移动。载置台52沿着在Z轴方向上延伸的例如圆筒状部件即侧壁部53的内侧面在Z轴方向上移动。

[0062] 载置台52的Z轴方向的高度是以如下方式设定：当粉末层32被电子束照射时，粉末层32的表面33处于大致相同的Z轴方向高度。也就是说，在截面层35积层在三维构造物36之后，每当供给新的粉末层32时，载置台52便下降相当于该粉末层32的Z轴方向厚度的量。

[0063] 另外，造形部300具备排气单元56。排气单元56对三维积层造形装置100的电子束的通过路径进行排气。排气单元56将柱部200的内部空间、及造形部300内侧的粉末层32的表面33附近的空间排气为指定真空度。这是因为，电子束如果在大气中与气体分子发生碰撞，那么就会失去能量。

[0064] 为了监控电子束EB照射时的粉末层32的状态，本实施方式的三维积层造形装置100在造形部300中具备放射温度计71及电子检测器72。放射温度计71是设置在以往的三维积层造形装置的监控机构。

[0065] 放射温度计71检测从粉末层32的表面33释出的热辐射而计测粉末层32的表面温度。放射温度计71具有如下功能：将粉末层32的表面33分为指定大小的像素区域，并列地计测各个像素区域的温度。

[0066] 图10是表示利用放射温度计71测出的粉末层32的表面温度的变化的曲线图。横轴表示以电子束EB持续照射粉末层32的表面33的指定范围时的照射时间。纵轴表示在粉末层32的表面计测到最高温度的像素区域的温度。

[0067] 粉末层32的表面温度根据电子束EB的照射时间而上升。当经过指定的照射时间时，粉末层32的表面温度会超过熔点温度，因此，粉末层32的至少一部分会熔融。然而，根据图10的计测结果，难以判断在哪个照射时间被电子束EB照射的范围的粉末层32熔融并与三维构造物36的上端结合。这是因为，利用放射温度计71测定的粉末层32的表面温度是根据电子束EB的照射时间而连续地上升，并不能说它灵敏地表示粉末层32状态的变化。

[0068] 如图1所示，本实施方式的三维积层造形装置100在造形部300具有电子检测器72。电子检测器72设置在电子束EB相对于粉末层32的入射侧且检测从粉末层32的表面释出的电子的位置。也就是说，电子检测器72配置在不干涉与造形部300结合的柱部200的下部的位置。例如，电子检测器72也可以安装在造形部300的侧壁等。

[0069] 另外，电子检测器72较理想的是以如下方式设置：电子检测器72的检测面朝向粉末层32的表面33的照射位置侧，连结该电子检测器72与照射位置的直线相对于电子束EB的入射方向(Z方向)成45°～80°的角度。

[0070] 电子检测器72检测入射到粉末层32的电子束EB在粉末层32的表面33附近散射后朝真空中的指定方向释出的电子。电子检测器72可为半导体检测器，它是将朝真空中的指定方向释出且到达至电子检测器72附近的电子的强度(单位时间所到达的电子数)转换成电流信号的大小(检测信号的强度)而进行检测。另外，电子检测器72也可以是将到达至电子检测器72附近的电子放大而进行检测的电子倍增管。电子检测器72将与检测到的电子的强度成比例的强度的检测信号传达给控制部400。

[0071] 控制部400所具备的熔融判断部410基于电子检测器72的检测信号判断粉末层32的熔融结合。控制部400所具备的偏转控制部420接收熔融判断部410的判断结果，控制电子束EB的照射条件。

[0072] 以下，对三维积层造形装置100的电子束的照射动作以及电子检测器72、熔融判断部410、及偏转控制部420的动作进行说明。

[0073] 图2表示粉末层32的表面33上的电子束的照射动作的示例。图中以符号EB所示的区域表示电子束EB的单束照射区(一次照射的区域)。也就是说，图示的单束照射区相当于在表面33的位置成像的电子束EB的像的尺寸。该单束照射区的大小(单束照射区尺寸)设定为与构成粉末层32的原料粉末的尺寸相同程度、或者比原料粉末的尺寸小。

[0074] 此处，所谓原料粉末的尺寸，在原料粉末仅由金属粒子的一次粒子构成的情况下是指该金属粒子的粒子尺寸，在原料粉末由多个金属粒子凝聚而成的二次粒子构成的情况下是指该二次粒子的粒子尺寸。

[0075] 照射范围A1、A2··等表示被电子束EB大致同时地照射而熔融的范围。也就是说，在本实施方式中，一边连续地照射电子束EB，一边对例如照射范围A1在照射时间Texp期间像照射范围A1内的虚线所示那样以全面覆盖的方式进行照射而使其熔融。电子束EB使照射范围A1熔融之后，移动到下一照射范围A2。通过反复进行这种针对每个照射范围的照射，三维积层造形装置100将粉末层32的表面33中所要熔融的照射范围以照射速度Vexp不断扩大。此外，照射时间Texp与照射速度Vexp处于反比的关系，如果给出照射时间Texp或照射速度Vexp中的一个，那么另一个也可以确定。

[0076] 图3是示意性地表示(A)粉末层32熔融之前、及(B)粉末层32完全熔融并与下层的三维构造物36结合时的粉末层32的状态的图。通过图2所示的动作表示电子束EB对照射范围A1进行照射的示例。在图2及图2以后的附图中，对与图1相同的部件标注相同符号，并省略重复的说明。

[0077] 照射范围中所包含的粉末层32在完全熔融之前，处于金属材料的微粒子一边保持粒子形状一边集聚在至少粉末层32的一部分的状态。该状态下的粉末层32的表面33具有因包含微粒子而产生的凹凸。另外，粉末层32中所包含的微粒子间存在间隙。

[0078] 如果在图3(A)所示的粉末层32的状态下照射电子束EB，那么从粉末层32的表面释出的电子的强度会根据对照射范围A1进行照射的电子束EB的照射位置而发生变化。这是因为，当电子束EB的单束照射区尺寸为构成粉末层32的金属微粒子的尺寸以下的大小时，所释出的电子的强度会反映出粉末层32表面的凹凸构造或微粒子间的间隙。

[0079] 另一方面，如图3(B)所示，当粉末层32完全熔融并与下层的三维构造物36结合时，截面层35与真空之间具有平滑的表面。如果在该状态下对照射范围A1照射电子束EB，那么从截面层35的表面释出的电子的强度不依赖于电子束EB的照射位置而变为大致固定。这是因为，截面层35的表面不具有电子束EB的单束照射区尺寸左右的大小的凹凸构造。

[0080] 也就是说，由电子检测器72检测的电子信号在图3(A)的状态下，依赖于照射范围A1中的电子束EB的照射位置，检测信号的强度会产生差，在图3(B)的状态下，检测信号的强度几乎不会因照射范围A1中的照射位置的差异而存在差。

[0081] 图4是表示例如在图3(A)的状态下，电子束EB的照射位置与电子检测器72的检测信号强度的关系的示例的图。当在照射范围A1内改变电子束EB的照射位置时，电子检测器72的检测信号强度反映粉末层32表面的凹凸构造或微粒子间的间隙而发生变动。在该情况下，电子检测器72的检测信号强度差是指在照射范围内改变电子束的照射位置时由电子检测器72测定的该信号强度的变动幅度。

[0082] 图5是表示电子束EB的照射时间与电子检测器72的检测信号强度差的关系的示例的曲线图。横轴表示电子束EB对各个照射范围进行照射的照射时间Texp。因为照射时间Texp与照射速度Vexp成反比，所以图5的横轴增加的方向与电子束EB的照射速度Vexp减少的方向对应。纵轴表示在照射范围内改变电子束EB的照射位置时检测信号强度的最大值与最小值的强度差。纵轴的检测信号强度差相当于图4所示的变动幅度。

[0083] 图5表示出如下情况：如果不断增加照射时间Texp，那么照射范围内的电子检测器72的检测信号强度从依赖于照射位置而存在强度差的状态不连续地变化为几乎不存在强度差的状态(检测信号强度差接近于0的状态)。该不连续的变化对应于如下情况：照射范围的粉末层32从图3(A)所示的包含熔融之前的微粒子的状态变化为图3(B)所示的熔融并与下层的三维构造物36一体地结合而成的截面层35的状态。

[0084] 如图5所示，认为当照射范围内的检测信号强度差落入预先决定的基准值Δ时，此后经过一定时间δt后，粉末层32成为始终相同的熔融状态。三维积层造形装置100通过针对由电子检测器72测定的检测信号强度差适当地设定基准值Δ及时间δt，而决定通过照射电子束EB使照射范围的粉末层32完全熔融成为截面层35的状态。

[0085] 在图5中，箭头所示的照射时间(记为熔融信号产生的照射时间)表示该时点的照射时间。在箭头所示的照射时间，电子束EB的照射范围的粉末层32转变为具有平滑表面的截面层35。

[0086] 本实施方式的三维积层造形装置100在各个照射范围A1、A2··中测定电子检测器72的检测信号强度差。三维积层造形装置100一边增加电子束EB的照射时间Texp，一边测定照射范围内的检测信号强度差，并检测图5的箭头所示的照射时间。或者，三维积层造形装置100也可以一边降低照射速度Vexp一边测定电子检测器72的检测信号强度差，并检测图5的箭头所示的照射速度。

[0087] 图6表示作为控制部400的一部分的熔融判断部410及偏转控制部420的构成。熔融判断部410接收电子检测器72的检测信号。

[0088] 熔融判断部410在电子束EB以利用电子束EB一次全面覆盖的方式对粉末层32的各个照射范围A1、A2··(参照图2)进行照射期间，测定电子检测器72的检测信号强度差(也就是进行一次全面覆盖照射期间的检测信号的最大值－最小值的值)。熔融判断部410一边增加照射时间Texp一边测定所述检测信号强度差。熔融判断部410决定检测信号强度差变为指定基准值Δ以下的照射时间，在此后经过一定时间δt后产生熔融信号。熔融判断部410将产生的熔融信号输出到偏转控制部420。

[0089] 此外，熔融判断部410也可以不一边增加照射时间Texp一边测定检测信号的强度差，取而代之，一边降低照射速度Vexp一边测定检测信号强度差，并产生熔融信号。

[0090] 偏转控制部420接收该熔融信号，并将用来使电子束朝下一照射范围偏转的偏转数据输出到偏转器14。由此，本实施方式的三维积层造形装置100针对粉末层32的每个照射范围一边检测粉末层32的熔融结合一边不断扩大电子束的照射范围。

[0091] 图7表示对具有所述构成的三维积层造形装置100的积层造形方法进行说明的动作流程的示例。

[0092] 三维积层造形装置100从粉末供给部34供给金属材料的粉末(S510)。三维积层造形装置100供给与载置台52的上表面大致平行地平坦化的粉末层32。

[0093] 三维积层造形装置100调整载置台52的高度(S520)。三维积层造形装置100以新供给的粉末层32的表面33的高度与预先决定的电子束的照射面的高度一致的方式调整载置台52的Z轴方向的高度。

[0094] 三维积层造形装置100基于三维构造物36的造形数据，利用偏转控制部420将偏转数据输出到偏转器14，设定粉末层32的表面33的照射范围(S530)。

[0095] 三维积层造形装置100一边对该照射范围照射电子束，一边实施利用电子检测器72的计测，并将计测结果输出到熔融判断部410。熔融判断部410基于电子检测器72的检测信号强度差的计测结果，产生针对该照射范围的熔融信号。三维积层造形装置100继续进行对该照射范围的照射动作，直到产生熔融信号为止(S540)。

[0096] 三维积层造形装置100判断与步骤S540中照射的粉末层32同一层内的所有熔融动作是否已完成(S550)。

[0097] 如果与粉末层32同一层内的所有熔融动作未完成(S550：否(No))，那么三维积层造形装置100利用偏转器14使电子束偏转，对新的照射范围进行电子束的照射动作(S530～S540)。如果与粉末层32同一层内的所有熔融动作已完成(S550：是(Yes))，那么三维积层造形装置100判断是否已完成形成三维构造物36的所有截面层35的积层(S560)。

[0098] 在未完成所有积层的情况下(S560；否)，三维积层造形装置100供给新的粉末层32(S510)，对下一粉末层32实施积层造形动作(S520～S550)。在已完成所有积层的情况下(S560；是)，三维积层造形装置100完成对三维构造物36的积层造形动作。

[0099] 通过实施图7的动作流程的示例所示的积层造形方法，三维积层造形装置100针对所有粉末层32的所有照射范围中的每一个一边检测粉末层32的熔融结合，一边积层截面层35。

[0100] 如上所述，根据本实施方式的三维积层造形装置100，能够一边由装置本身决定用来确实地将粉末层32熔融结合的照射条件，一边照射电子束EB而进行三维构造物的造形。

[0101] (第2实施方式)

[0102] 图8表示第2实施方式的三维积层造形装置100的电子检测器72的配置。第2实施方式的三维积层造形装置100以包围电子束EB的照射位置的方式配置在不同位置且具有多个电子检测器72。各个电子检测器72针对截面层35的电子束EB的照射位置检测朝不同方向释出的电子的强度。

[0103] 也就是说，在图8的示例中，4个电子检测器72a、72b、72c、及72d以包围照射位置的方式配置在距截面层35的表面33上的电子束EB的照射位置大致等距离的位置。在利用以电子束EB的照射位置为原点的坐标系统表示时，4个电子检测器72a、72b、72c、及72d配置在具有与Z轴方向大致相等的角度θ且绕Z轴具有大致相等的角度间隔的4个方向上。

[0104] 电子检测器72a及72c隔着Z轴，在X轴方向上对向地配置。电子检测器72b及72d隔着Z轴，在Y轴方向上对向地配置。电子检测器72a、72b、72c、及72d检测从电子束EB的照射范围的粉末层32释出且朝向各个电子检测器72的电子。

[0105] 在粉末层32未被完全熔融，粉末层32的表面33有凸凹构造或间隙构造的情况下(参照图3(A))，从截面层35释出的电子的强度根据释出方向而变化。这是因为，从粉末层32释出的电子会受到表面33状态的影响，根据方向的不同而易于释出或者不易释出。此时，隔着Z轴而在X轴方向上对向的电子检测器72a与72c、或在Y轴方向上对向的电子检测器72b与72d的检测信号会检测不同强度的信号。

[0106] 在电子束EB的照射范围的粉末层32完全熔融而成为具有平滑表面33的均匀的截面层35的情况下(参照图3(B))，从这种截面层35释出的电子绕Z轴均匀地释出。此时，电子检测器72a、72b、72c、及72d检测出大致相等强度的信号。

[0107] 在以上情况下，电子检测器的检测信号强度差是指相对于电子束照射位置配置在不同方向上的多个电子检测器72a、72b、72c、及72d的检测信号的强度差。

[0108] 此外，根据检测方向而检测信号强度差异的电子检测器72的数量无需限定为4个，可将更多的电子检测器72绕截面层35的电子束EB的照射位置配置。在该情况下，多个电子检测器72也是较理想为以与Z轴方向大致相等的角度且绕Z轴为大致相等的角度间隔配置。

[0109] 图9表示隔着Z轴相互对向的电子检测器的检测信号强度差。与图5同样地，在图9中，如果不断增加照射时间Texp，那么对向的电子检测器的检测信号强度也会从存在差的状态不连续地变化为几乎不存在差的状态。该不连续的变化对应于如下情况：粉末层32从图3(A)所示的包含熔融之前的微粒子的状态变化为图3(B)所示的熔融并与下层的三维构造物36一体地结合而成的截面层35的状态。

[0110] 熔融判断部410决定隔着Z轴相互对向的电子检测器的检测信号强度差变为指定基准值Δ以下的照射时间，在此后经过一定时间δt后产生熔融信号。偏转控制部420接收该熔融信号，并将用来使电子束朝下一照射范围偏转的偏转数据输出到偏转器14。

[0111] 如上所述，第2实施方式的三维积层造形装置100能够针对粉末层32的每个照射范围一边检测粉末层32的熔融结合，一边不断扩大电子束的照射范围。

[0112] 以上使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不限定于所述实施方式中记载的范围。对本领域技术人员来说可明确，能够对所述实施方式添加各种变更或改良。根据权利要求书的记载可明确，这种施加了变更或改良的方式也可以包含在本发明的技术范围中。

[0113] 应留意的是，权利要求书、说明书、及附图中所示的装置、系统、程序、及方法中的动作、顺序、步骤、及阶段等各处理的执行顺序只要未特别明示为“在～之前”，“先于～”等，另外，只要未将前一处理的输出用于后续处理，那么能以任意的顺序实现。关于权利要求书、说明书、及附图中的动作流程，即便为了方便起见而使用“首先”，“接着”等进行说明，也并不意味着必须按该顺序实施。