JP2017088967A - 三次元造形物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】迅速に高精度な三次元造形物を製造する。【解決手段】層を積層し積層体を形成することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、三次元造形物の構成領域に対応する構成層３１０を形成する構成層形成工程と、構成層３１０に接し該構成層３１０を支持する支持層３００を、樹脂を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出部から吐出させて形成する支持層形成工程と、支持層３００を固める固化工程と、構成層形成工程、支持層形成工程及び固化工程により形成した積層体を加熱する加熱工程と、を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。【選択図】図１１

Description

本発明は、三次元造形物の製造方法に関する。

従来から、層を積層することにより三次元造形物を製造する製造方法が実施されている。このうち、流動性組成物を用いて層を形成しながら三次元造形物を製造する製造方法が開示されている。
例えば、特許文献１には、金属ペーストを用いて層を形成し、三次元造形物の対応領域にレーザーを照射して焼結又は溶融しながら三次元造形物を製造する製造方法が開示されている。

特開２００８−１８４６２２号公報

しかしながら、従来の三次元造形物の製造方法では、一定の厚さの層を形成して三次元造形物を製造していた。このため、製造速度を上げようとすると、層の厚さを大きくして、金属ペーストなどの粒子を含む流動性組成物の供給スピードを高く（単位時間当たりの供給量を大きく）しなければならず、製造精度が低下していた。一方、製造精度を高くしようとすると、層の厚さを小さくして、高い精度で金属ペーストなどの粒子を含む流動性組成物を供給しなければならず、製造速度が低下していた。このように、従来の三次元造形物の製造方法では、製造速度と製造精度とがトレードオフになっていた。

そこで、本発明の目的は、迅速に高精度な三次元造形物を製造することである。

上記課題を解決するための本発明の第１の態様の三次元造形物の製造方法は、層を積層し積層体を形成することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、三次元造形物の構成領域に対応する構成層を形成する構成層形成工程と、前記構成層に接し該構成層を支持する支持層を、樹脂を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出部から吐出させて形成する支持層形成工程と、前記支持層を固める固化工程と、前記構成層形成工程、前記支持層形成工程及び前記固化工程により形成した前記積層体を加熱する加熱工程と、を有することを特徴とする。

本態様によれば、構成層を形成する構成層形成工程と、樹脂を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出部から吐出させて支持層を形成する支持層形成工程と、を有する。例えば、樹脂が溶解した状態や微細粒の状態で分散した流動性組成物を使用することで、三次元造形物の輪郭の形状を決定する支持層を高い精度で形成することができる（粒径の大きな固形成分（粒子）が存在することにより表面形状が凸凹してしまうことを抑制できる）。そして、三次元造形物において高い精度で形成する必要のない内部を構成する構成層を迅速に形成することで、迅速に高精度な三次元造形物を製造することができる。
ここで、「輪郭」とは、三次元造形物の表面の形状を形作る部分である。三次元造形物の表面にコート層を設ける場合などはコート層の下層を意味する場合もある。

本発明の第２の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１の態様において、前記加熱工程は、前記支持層を分解除去するとともに前記構成層を焼結することを特徴とする。

本態様によれば、加熱工程は支持層を分解除去するとともに構成層を焼結する。すなわち、該加熱工程で積層体を一括焼結する。このため、支持層は、積層体の形成から加熱工程において分解除去されるまで、構成層の形状崩れを抑制し、特に高い精度で三次元造形物を形成することができる。

本発明の第３の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１又は第２の態様において、前記構成層形成工程は、流動性組成物を液滴の状態で吐出部から吐出させて前記構成層を形成し、前記支持層形成工程で前記支持層を形成する際の少なくとも一部の液滴は、前記構成層形成工程で前記構成層を形成する際の少なくとも一部の液滴よりも小さいことを特徴とする。

本態様によれば、構成層を形成する際の液滴よりも小さい液滴で支持層を形成する。すなわち、相対的に小さい液滴で三次元造形物の輪郭の形状を決定する支持層を形成し、相対的に大きい液滴で三次元造形物の内部を構成する構成層を形成する。このため、三次元造形物において高い精度で形成する必要のある輪郭の形状を決定する支持層を高い精度で形成することができるとともに、三次元造形物において高い精度で形成する必要のない内部を構成する構成層を迅速に形成できる。したがって、迅速に高精度な三次元造形物を製造することができる。

本発明の第４の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記樹脂は、紫外線硬化樹脂であり、前記固化工程では、前記支持層へ紫外線を照射することを特徴とする。

本態様によれば、樹脂は紫外線硬化樹脂であり、固化工程では支持層へ紫外線を照射する。このため、簡単に、支持層を高い精度で形成することができる。

本発明の第５の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記樹脂は、熱硬化樹脂であり、前記固化工程では、前記支持層を加熱することを特徴とする。

本態様によれば、樹脂は熱硬化樹脂であり、固化工程では支持層を加熱する。このため、簡単に、支持層を高い精度で形成することができる。

本発明の第６の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記支持層形成工程では、固体の前記樹脂を溶融させ、液滴の状態で吐出部から吐出させて前記支持層を形成し、前記固化工程では、溶融した前記樹脂が冷却して固化することを特徴とする。

本態様によれば、支持層形成工程では固体の樹脂を溶融させ液滴の状態で吐出部から吐出させて支持層を形成し、固化工程では溶融した樹脂が冷却して固化する。このため、簡単に、支持層を高い精度で形成することができる。
なお、「冷却して固化する」とは、積極的に樹脂を冷却して固化することのほか、樹脂が自然に冷却して固化することも含む意味である。

本発明の第７の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第６のいずれか１つの態様において、前記構成層を形成する材料は、マグネシウム、鉄、銅、コバルト、チタン、クロム、ニッケル、アルミニウム、マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金、アルミナ、シリカの少なくとも１つを含むことを特徴とする。

本態様によれば、特に剛性の高い三次元造形物を製造することができる。

本発明の第８の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第７のいずれか１つの態様において、前記支持層を形成する材料は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラート、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、パラフィンワックスの少なくとも１つを含むことを特徴とする。

ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラート、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、パラフィンワックスはバインダーとしての役割が有るので、本態様によれば、支持層を固める固化工程前に支持層が崩れる（変形する）ことを抑制できる。

本発明の第９の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第２の態様において、前記加熱工程は、前記支持層を９０％以上分解除去することを特徴とする。

本態様によれば、加熱工程は支持層を９０％以上分解除去する。このため、加熱工程後に、三次元造形物の構成層から、残った支持層を簡単に除去できる。

図１Ａは本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図、図１Ｂは図１Ａに示すＣ部の拡大図。 図２Ａは本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図、図２Ｂは図２Ａに示すＣ’部の拡大図。 図３Ａは本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図、図３Ｂは支持層の構成例、図３Ｃはヘッドのノズル配置図。 図４Ａは本発明の別の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図、図４Ｂは支持層の構成例、図４Ｃはヘッドのノズル配置図。 本発明の一の実施形態に係るヘッドベースの図１Ｂに示すＤ方向からの外観図。 図５に示すＥ−Ｅ’部の断面図。 本発明の一の実施形態に係るヘッドユニットの配置と、着弾部の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図。 本発明の一の実施形態に係るヘッドユニットの配置と、着弾部の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図。 本発明の一の実施形態に係るヘッドユニットの配置と、着弾部の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図。 ヘッドベースに配置されるヘッドユニットの、その他の配置の例を示す模式図。 本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略図。 本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略図。 本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略図。 本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造過程を表す概略図。 本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造方法のフローチャート。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
図１及び図２は本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図である。
ここで、本実施形態の三次元造形物の製造装置は、２種類の材料供給部（ヘッドベース）を備えているが、図１及び図２は、各々、一方の材料供給部のみを表した図であり、他方の材料供給部は省略して表している。また、図１の材料供給部は、三次元造形物の構成材料（流動性組成物）を供給する材料供給部である。そして、図２の材料供給部は、三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部を形成する支持部形成用材料（流動性組成物）を供給する材料供給部である。なお、本実施例の構成材料は三次元造形物を構成する金属粉末と溶媒とバインダーとを含み、本実施例の支持部形成用材料は支持層を構成する樹脂（紫外線硬化樹脂）と該樹脂を溶解する溶媒とバインダーとを含むものである。
なお、本明細書における「三次元造形」とは、いわゆる立体造形物を形成することを示すものであって、例えば、平板状、いわゆる二次元形状の形状であっても厚さを有する形状を形成することも含まれる。また、「支持する」とは、下側から支持する場合の他、横側から支持する場合や、場合によっては上側から支持する場合も含む意味である。

図１及び図２に示す三次元造形物の製造装置２０００（以下、形成装置２０００という）は、基台１１０と、基台１１０に備える駆動手段としての駆動装置１１１によって、図示するＸ，Ｙ，Ｚ方向の移動、あるいはＺ軸を中心とする回転方向に駆動可能に備えられたステージ１２０を備えている。また、ステージ１２０上に試料プレート１２１を載置させ、試料プレート１２１上に三次元造形物５００を形成することが可能である
そして、図１で表されるように、一方の端部が基台１１０に固定され、他方の端部に構成材料を吐出する構成材料吐出部を備えるヘッドユニット１４００を複数保持するヘッドベース１１００が保持固定される、ヘッドベース支持部１３０を備えている。
また、図２で表されるように、一方の端部が基台１１０に固定され、他方の端部に支持部形成用材料をインクジェット方式で吐出する支持部形成用材料吐出部（ヘッド１６００ａ）を備えるヘッドユニット１６００を複数保持するヘッドベース１１００’が保持固定される、ヘッドベース支持部１３０’を備えている。
ここで、ヘッドベース１１００及びヘッドベース１１００’は、ＸＹ平面において並列に設けられている（図３参照）。

ステージ１２０上には、三次元造形物５００が形成される過程での層５０１、５０２及び５０３が形成される。なお、図１Ａ及び図２Ａでは、説明の便宜上、層５０１、５０２及び５０３の３層を例示したが、所望の三次元造形物５００の形状まで（図１Ａ及び図２Ａ中の層５０ｎまで）積層される。
ここで、層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎは、各々、支持部形成用材料吐出部としてのヘッド１６００ａから吐出される支持部形成用材料で形成される支持層３００と、構成材料吐出部１２３０から吐出される構成材料で形成される構成層３１０（三次元造形物５００の構成領域に対応する層）と、で構成される。詳細には、本実施例の形成装置２０００においては、図２Ａで表されるように、まず、ヘッドベース１１００’により所定の厚さ分の支持層３００を形成する。そして、その後、図１Ａで表されるように、ヘッドベース１１００により該厚さに対応する構成層３１０を形成する。これら支持層３００と構成層３１０とを積層することにより三次元造形物５００の積層体を形成する。こうして、構成層３１０と支持層３００とを複数層形成することで三次元造形物５００の積層体を完成させて、これを形成装置２０００とは別体で設けられた恒温槽（加熱部）において加熱させることで三次元造形物５００の完成体を製造する。

なお、詳細は後述するが、本実施例の形成装置２０００においては、支持層３００を形成する際、紫外線照射ユニット１７００による紫外線の照射（エネルギー付与）がなされる。これは、支持部形成用材料が紫外線硬化樹脂を含むためである。すなわち、紫外線照射ユニット１７００は支持層３００の固化部としての役割を有する。
しかしながら、紫外線硬化樹脂の代わりに、例えば、熱硬化樹脂を支持部形成用材料に含有させてもよい。このような支持部形成用材料を用いる構成の場合、紫外線照射ユニット１７００の代わりに加熱部を設ける構成となり、支持層３００を形成する際、熱エネルギーの照射（エネルギー付与）がなされる。このため、このような構成の場合、ステージ１２０の熱からの保護のため、耐熱性を有する試料プレート１２１を用いて、試料プレート１２１の上に三次元造形物５００を形成してもよい。試料プレート１２１としては、例えばセラミック板を用いることで、高い耐熱性を得ることができる。
また、本実施例の形成装置２０００は、制御ユニット４００に接続された紫外線照射部コントローラー１７１０（図２Ａ参照）によって紫外線の照射のオン・オフが制御される。

また、図１Ｂは、図１Ａに示すヘッドベース１１００を示すＣ部拡大概念図である。図１Ｂに示すように、ヘッドベース１１００は、複数のヘッドユニット１４００が保持されている。詳細は後述するが、１つのヘッドユニット１４００は、構成材料供給装置１２００に備える構成材料吐出部１２３０が保持治具１４００ａに保持されることで構成される。構成材料吐出部１２３０は、吐出ノズル１２３０ａと、材料供給コントローラー１５００によって吐出ノズル１２３０ａから構成材料を吐出させる吐出駆動部１２３０ｂと、を備えている。

また、図２Ｂは、図２Ａに示すヘッドベース１１００’を示すＣ’部拡大概念図である。図２Ｂに示すように、ヘッドベース１１００’は、インクジェット方式のヘッド１６００ａを複数備えるヘッドユニット１６００と、ヘッドユニット１６００を挟んでＸ方向の両側に設けられた紫外線照射ユニット１７００と、を備えている。ヘッド１６００ａは、吐出ノズル１６００ｃと、材料供給コントローラー１５００の制御によって吐出ノズル１６００ｃから支持部形成用材料を吐出させる吐出駆動部１６００ｂと、を備えている。また、紫外線照射ユニット１７００は、紫外線照射部コントローラー１７１０の制御によって照射口１７００ｂから紫外線を照射させる照射部１７００ａを備えている。

紫外線照射ユニット１７００は、ターゲットとなる供給材料に効率よくエネルギーを照射することができ、品質の良い三次元造形物を形成することができる。また、例えば吐出される材料の種類に合わせて、照射エネルギー量（パワー、走査速度）を制御することが容易に行うことができ、所望の品質の三次元造形物を得ることができる。ただし、このような構成に限定されず、支持部形成用材料に含有される樹脂の種類に応じて、他の方法でエネルギーを付与する構成としてもよい。また、自然乾燥により固化する樹脂を使用することも可能であり、このような樹脂を使用する場合には樹脂を固化するための構成部材（固化部）を備えない構成でもよいことは言うまでもない。

図１で表されるように、構成材料吐出部１２３０は、ヘッドベース１１００に保持されるヘッドユニット１４００それぞれに対応させた構成材料を収容した構成材料供給ユニット１２１０と供給チューブ１２２０により接続されている。そして、所定の構成材料が構成材料供給ユニット１２１０から構成材料吐出部１２３０に供給される。構成材料供給ユニット１２１０には、本実施形態に係る形成装置２０００によって造形される三次元造形物５００の原料を含む材料（金属粉末を含むペースト状の構成材料）が供給材料として構成材料収容部１２１０ａに収容され、個々の構成材料収容部１２１０ａは、供給チューブ１２２０によって、個々の構成材料吐出部１２３０に接続されている。このように、個々の構成材料収容部１２１０ａを備えることにより、ヘッドベース１１００から、複数の異なる種類の材料を供給することができる。

図２で表されるように、各ヘッド１６００ａは、それぞれに対応させた支持部形成用材料を収容した支持部形成用材料供給ユニット１２１０’と供給チューブ１２２０’により接続されている。そして、所定の支持部形成用材料が支持部形成用材料供給ユニット１２１０’からヘッド１６００ａに供給される。支持部形成用材料供給ユニット１２１０’は、三次元造形物５００を造形する際の支持部を構成する支持部形成用材料（樹脂を含むペースト状の支持部形成用材料）が供給材料として支持部形成用材料収容部１２１０ａ’に収容され、個々の支持部形成用材料収容部１２１０ａ’は、供給チューブ１２２０’によって、個々のヘッド１６００ａに接続されている。このように、個々の支持部形成用材料収容部１２１０ａ’を備えることにより、ヘッドベース１１００’から、複数の異なる種類の支持部形成用材料を供給することができる。

構成材料としては、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単体粉末、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金（マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金）などの混合粉末を、溶剤と、バインダーとを含むスラリー状（あるいはペースト状）の混合材料などにして用いることが可能である。
また、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチックを用いることが可能である。その他、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチックも用いることが可能である。
このように、構成材料に特に限定はなく、上記金属以外の金属やセラミックスや樹脂等も使用可能である。

支持部形成用材料としては、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂など、様々な樹脂を使用可能であり、例えば、（メタ）アクリル樹脂アクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等の（メタ）アクリル系モノマーやオリゴマー、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、パラフィンワックス等を使用できる。

溶剤としては、例えば、水；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉｓｏ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉｓｏ−ブチル等の酢酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル−ｎ−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；テトラアルキルアンモニウムアセテート類；ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤；ピリジン、γ−ピコリン、２，６−ルチジン等のピリジン系溶剤；テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）等のイオン液体等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
バインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）或いはその他の熱可塑性樹脂である。

形成装置２０００には、図示しない、例えばパーソナルコンピューター等のデータ出力装置から出力される三次元造形物の造形用データに基づいて、上述したステージ１２０、構成材料供給装置１２００に備える構成材料吐出部１２３０、並びに、支持部形成用材料供給装置１２００’に備えるヘッド１６００ａ及び照射部１７００ａを制御する制御手段としての制御ユニット４００を備えている。そして、制御ユニット４００には、図示しないが、ステージ１２０及び構成材料吐出部１２３０、並びに、ステージ１２０及び支持部形成用材料供給装置１２００’が連携して駆動及び動作するよう制御する制御部を備えている。

基台１１０に移動可能に備えられているステージ１２０は、制御ユニット４００からの制御信号に基づき、ステージコントローラー４１０においてステージ１２０の移動開始と停止、移動方向、移動量、移動速度などを制御する信号が生成され、基台１１０に備える駆動装置１１１に送られ、図示するＸ，Ｙ，Ｚ方向にステージ１２０が移動する。ヘッドユニット１４００に備える構成材料吐出部１２３０では、制御ユニット４００からの制御信号に基づき、材料供給コントローラー１５００において構成材料吐出部１２３０に備える吐出駆動部１２３０ｂにおける吐出ノズル１２３０ａからの材料吐出量などを制御する信号が生成され、生成された信号により吐出ノズル１２３０ａから所定量の構成材料が吐出される。
同様に、ヘッドユニット１６００に備えるヘッド１６００ａでは、制御ユニット４００からの制御信号に基づき、材料供給コントローラー１５００においてヘッド１６００ａに備える吐出駆動部１６００ｂにおける吐出ノズル１６００ｃからの材料吐出量などを制御する信号が生成され、生成された信号により吐出ノズル１６００ｃから所定量の支持部形成用材料が吐出される。そして、紫外線照射ユニット１７００に備える照射部１７００ａでは、制御ユニット４００から制御信号が紫外線照射部コントローラー１７１０に送られ、紫外線照部コントローラー１７１０から、紫外線照射ユニット１７００に紫外線を照射させる出力信号が送られる。

次に、図３を用いてヘッドベース１１００’についてさらに詳細に説明する。
図３のうち、図３Ａは本実施例の形成装置２０００の要部の構成を示す概略構成図であり、図３Ｂは造形途中の三次元造形物５００の構成例であり、図３Ｃはヘッド１６００ａのノズル配置図である。なお、図３Ｂ及び図３Ｃには、ヘッド１６００ａから吐出される液滴の位置とノズル１６００ｃの位置との関係が分かりやすいように格子が示してあり、図３Ｂの格子と図３Ｃの格子とは対応関係にある。すなわち、図３Ｂの格子は、吐出ノズル１６００ｃから吐出される支持部形成用材料の液滴の１滴分に対応する。

本実施例のヘッドベース１１００’は、ステージ１２０（試料プレート１２１）に対してＸ方向に相対移動しながら、ヘッドユニット１６００に設けられたヘッド１６００ａの吐出ノズル１６００ｃから支持部形成用材料を吐出することで、三次元造形物５００を形成する過程での層５０１、５０２、５０３・・・５０ｎを形成可能である。
図３Ａの三次元造形物５００は層５０１、５０２及び５０３の３層分の層を形成した状態を表しており、図３Ｂの三次元造形物５００はそれを平面視した状態を表している。
また、各ヘッド１６００ａには、図３Ｃで表されるような配置で吐出ノズル１６００ｃが形成されている。図３Ｃで表されるように、各ヘッド１６００ａには、Ｙ方向に沿う４列分のノズル列１６００ｄが複数の吐出ノズル１６００ｃを並べることにより形成されており、各ノズル列１６００ｄの吐出ノズル１６００ｃは３ノズル分の間隔を空けて配置され、各列のノズル列１６００ｄは吐出ノズル１６００ｃがＸ方向から見て１ノズル分ずつずれて配置されている。このような構成となっていることにより、本実施例のヘッドベース１１００’は、図３Ｂで表されるように、高精細に支持部形成用材料の液滴を配置できるようになっている。
本実施例のヘッドベース１１００’は、ステージ１２０に対してＸ方向に相対移動しながらノズル列１６００ｄに対応するＹ方向の長さ分の層を形成した後、ステージ１２０に対してノズル列１６００ｄに対応するＹ方向の長さ分位置をずらして、さらにステージ１２０に対してＸ方向に相対移動しながらノズル列１６００ｄに対応するＹ方向の長さ分の層を形成する。このような動作を繰り返すことで１層分の層を形成可能であり、このように各層を形成することにより層５０１、５０２、５０３・・・５０ｎを順に形成可能である。

なお、本実施例のヘッドベース１１００’は、ヘッドユニット１６００のＸ方向における両端側に紫外線照射ユニット１７００を備えている。このため、ステージ１２０に対して＋Ｘ方向に相対移動しながら吐出ノズル１６００ｃから支持部形成用材料を吐出して該相対移動方向における後方側の紫外線照射ユニット１７００から紫外線を照射することができるとともに、ステージ１２０に対して−Ｘ方向に相対移動しながら吐出ノズル１６００ｃから支持部形成用材料を吐出して該相対移動方向における後方側の紫外線照射ユニット１７００から紫外線を照射することができる。すなわち、Ｘ方向に沿う双方向にヘッドベース１１００’をステージ１２０に対して相対移動しながら層５０１、５０２、５０３・・・５０ｎを形成可能である。ただし、このような構成には限定されない。

例えば、図４は、本実施例の形成装置２０００とは別の構成の実施例である。
図４のうち、図４Ａは本実施例の形成装置２０００の要部の構成を示す概略構成図であり、図４Ｂは造形途中の三次元造形物５００の構成例であり、図４Ｃはヘッド１６００ａのノズル配置図である。すなわち、図４Ａは図３Ａに対応し、図４Ｂは図３Ｂに対応し、図４Ｃは図３Ｃに対応している。なお、図３で表される形成装置２０００と同じ構成部材は同じ符号で示しており、詳細な説明は省略する。

図４Ａで表されるように、図４で表される形成装置２０００では、ヘッドベース１１００’は、ヘッドユニット１６００のＸ方向における一端側（＋Ｘ方向側）のみに紫外線照射ユニット１７００を備えている。このため、ステージ１２０に対して−Ｘ方向に相対移動しながら吐出ノズル１６００ｃから支持部形成用材料を吐出して該相対移動方向における後方側の紫外線照射ユニット１７００から紫外線を照射することができる一方、ステージ１２０に対して＋Ｘ方向に相対移動しながら吐出ノズル１６００ｃから支持部形成用材料を吐出して該相対移動方向における後方側の紫外線照射ユニット１７００から紫外線を照射することはできない。すなわち、−Ｘ方向にヘッドベース１１００’をステージ１２０に対して相対移動しながらのみ層５０１、５０２、５０３・・・５０ｎを形成可能である。このような構成であってもよい。

次に、ヘッドユニット１４００についてさらに詳細に説明する。
図５及び図６は、ヘッドベース１１００に複数保持されるヘッドユニット１４００及びヘッドユニット１４００に保持される構成材料吐出部１２３０の保持形態の一例を示し、図５は図１Ｂに示す矢印Ｄ方向からのヘッドベース１１００の外観図、図６は図５に示すＥ−Ｅ’部の概略断面図である。

図５に示すように、ヘッドベース１１００に複数のヘッドユニット１４００が、図示しない固定手段によって保持されている。本実施形態に係る形成装置２０００のヘッドベース１１００では、図下方より第１列目のヘッドユニット１４０１及び１４０２、第２列目のヘッドユニット１４０３及び１４０４、第３列目のヘッドユニット１４０５及び１４０６、そして第４列目のヘッドユニット１４０７及び１４０８の、８ユニットのヘッドユニット１４００を備えている。そして、図示しないが、それぞれのヘッドユニット１４０１〜１４０８に備える構成材料吐出部１２３０は、吐出駆動部１２３０ｂを介して構成材料供給ユニット１２１０に供給チューブ１２２０で繋がれ、保持治具１４００ａに保持される構成となっている。

図６に示すように、ディスペンサーである構成材料吐出部１２３０は吐出ノズル１２３０ａから、ステージ１２０上に載置された試料プレート１２１上に向けて三次元造形物の構成材料である材料Ｍが吐出される。ヘッドユニット１４０１では、材料Ｍが液滴状で吐出される吐出形態を例示し、ヘッドユニット１４０２では、材料Ｍが連続体状で供給される吐出形態を例示している。本実施形態の形成装置２０００における材料Ｍの吐出形態は液滴状である。しかしながら、吐出ノズル１２３０ａが連続体状で構成材料を供給可能なものも使用可能である。すなわち、本明細書におけるディスペンサーとは、連続体状で構成材料を供給可能な構成と、液滴状で構成材料を吐出する構成と、の両方を含む意味である。
なお、本実施例の吐出ノズル１２３０ａから吐出される液滴の大きさは、インクジェット方式の吐出ノズル１６００ｃから吐出される液滴の大きさに比べて大きい。このため、高精細に形成された支持層（三次元造形物の輪郭領域に対応）に対し、速い速度で構成材料を充填（構成層を形成することに対応）することができる。

吐出ノズル１２３０ａから液滴状に吐出された材料Ｍは、略重力方向に飛翔し、試料プレート１２１上に着弾する。そして、着弾した材料Ｍは着弾部５０を形成する。この着弾部５０の集合体が、試料プレート１２１上に形成される三次元造形物５００の構成層３１０（図１参照）として形成される。

図７、図８及び図９は、ヘッドユニット１４００の配置と、着弾部５０の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図（図１に示すＤ方向矢視）である。先ず、図７Ａに示すように試料プレート１２１上の造形起点ｑ１において、ヘッドユニット１４０１及び１４０２の吐出ノズル１２３０ａから材料Ｍが吐出され、試料プレート１２１に着弾した材料Ｍにより、着弾部５０ａ及び５０ｂが形成される。なお、説明の便宜上、平面図であるが着弾部５０にはハッチングを施し、試料プレート１２１の上面に形成される１層目の層５０１の構成層３１０を例示して説明する。

先ず、図７Ａに示すように試料プレート１２１上の層５０１の構成層３１０の造形起点ｑ１において、図示下方の第１列目のヘッドユニット１４０１及び１４０２に備える構成材料吐出部１２３０から、材料Ｍが吐出される。吐出された材料Ｍにより、着弾部５０ａ及び５０ｂが形成される。

ヘッドユニット１４０１及び１４０２の構成材料吐出部１２３０からの材料Ｍの吐出を継続しながら、試料プレート１２１を、ヘッドベース１１００に対して相対的にＹ（＋）方向の、図７Ｂに示す造形起点ｑ１が２列目のヘッドユニット１４０３及び１４０４に対応する位置まで、移動させる。これによって、着弾部５０ａ及び５０ｂは、造形起点ｑ１から試料プレート１２１の相対移動後の位置ｑ２まで幅ｔを保持して延設される。さらに、造形起点ｑ１に対応した２列目のヘッドユニット１４０３及び１４０４から材料Ｍが吐出され、着弾部５０ｃ及び５０ｄが形成され始める。

図７Ｂに示すように着弾部５０ｃ及び５０ｄが形成され始め、ヘッドユニット１４０３及び１４０４の構成材料吐出部１２３０からの材料Ｍの吐出を継続しながら、試料プレート１２１を、ヘッドベース１１００に対して相対的にＹ（＋）方向の、図７Ｃに示す造形起点ｑ１が３列目のヘッドユニット１４０５及び１４０６に対応する位置まで、移動させる。これによって、着弾部５０ｃ及び５０ｄは、造形起点ｑ１から試料プレート１２１の移動後の位置ｑ２まで幅ｔを保持して延設される。同時に、着弾部５０ａ及び５０ｂは、造形起点ｑ１から試料プレート１２１の相対移動後の位置ｑ３まで幅ｔを保持して延設される。造形起点ｑ１に対応した３列目のヘッドユニット１４０５及び１４０６から材料Ｍが吐出され、着弾部５０ｅ及び５０ｆが形成され始める。

図７Ｃに示すように着弾部５０ｅ及び５０ｆが形成され始め、ヘッドユニット１４０５及び１４０６の構成材料吐出部１２３０からの材料Ｍの吐出を継続しながら、試料プレート１２１を、ヘッドベース１１００に対して相対的にＹ（＋）方向の、図８Ａに示す造形起点ｑ１が４列目のヘッドユニット１４０７及び１４０８に対応する位置まで、移動させる。これによって、着弾部５０ｅ及び５０ｆは、造形起点ｑ１から試料プレート１２１の移動後の位置ｑ２まで幅ｔを保持して延設される。同時に、着弾部５０ａ及び５０ｂは造形起点ｑ１から試料プレート１２１の相対移動後の位置ｑ４まで、着弾部５０ｃ及び５０ｄは造形起点ｑ１から試料プレート１２１の相対移動後の位置ｑ３まで、幅ｔを保持して延設される。造形起点ｑ１に対応した４列目のヘッドユニット１４０７及び１４０８から材料Ｍが吐出され、着弾部５０ｇ及び５０ｈが形成され始める。

位置ｑ５を造形終了位置とした場合（以下、位置ｑ５を造形終点ｑ５という）、図８Ｂに示すように、試料プレート１２１を相対的にヘッドユニット１４０１及び１４０２が造形終点ｑ５に到達するまで移動させることで、着弾部５０ｇ及び５０ｈは延設される。そして、造形終点ｑ５に到達したヘッドユニット１４０１及び１４０２では、ヘッドユニット１４０１及び１４０２の構成材料吐出部１２３０からの材料Ｍの吐出が停止される。さらに、相対的に試料プレート１２１をＹ（＋）方向に移動させながら、ヘッドユニット１４０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７及び１４０８が造形終点ｑ５に到達するまで構成材料吐出部１２３０から材料Ｍが吐出される。すると、図９に示すように、着弾部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ及び５０ｈは、幅ｔを保持して造形起点ｑ１から造形終点ｑ５まで形成される。このようにして、造形起点ｑ１から造形終点ｑ５まで試料プレート１２１を移動させながら、ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７及び１４０８から順次、材料Ｍの吐出供給をさせることで、幅Ｔ、長さＪの、本実施形態の例示では略矩形の着弾部５０を形成することができる。そして、着弾部５０の集合体として第１層目の層５０１の構成層３１０を成形、構成することができる。

上述したように、本実施形態に係る形成装置２０００は、試料プレート１２１を備えるステージ１２０の移動に同期させ、ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７及び１４０８に備える構成材料吐出部１２３０からの材料Ｍの吐出供給を選択的に行うことで、試料プレート１２１上に所望の形状の構成層３１０を形成することができる。また、上述したように、ステージ１２０の移動は、本例ではＹ軸方向に沿った一方向へ移動させるだけで、図９に示す幅Ｔ×長さＪの領域内で所望の形状の着弾部５０、そして着弾部５０の集合体としての構成層３１０を得ることができる。

また、構成材料吐出部１２３０から吐出される材料Ｍを、ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７及び１４０８のいずれか１ユニット、あるいは２ユニット以上からその他ヘッドユニットと異なる構成材料を吐出供給することもできる。従って、本実施形態に係る形成装置２０００を用いることによって、異種材料から形成される三次元造形物を得ることができる。

上述の本実施形態に係る形成装置２０００が備えるヘッドユニット１４００及び１４００’の数及び配列は、上述した数及び配列に限定されない。図１０に、その例として、ヘッドベース１１００に配置されるヘッドユニット１４００の、その他の配置の例を模式図的に示す。

図１０Ａは、ヘッドベース１１００にヘッドユニット１４００をＸ軸方向に複数、並列させた形態を示す。図１０Ｂは、ヘッドベース１１００にヘッドユニット１４００を格子状に配列させた形態を示す。なお、いずれも配列されるヘッドユニットの数は、図示の例に限定されない。

次に、上述の本実施形態に係る形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法の一実施例について説明する。
図１１は、形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造過程の一例を表す概略図である。なお、図１１には、支持層３００及び構成層３１０の厚さが分かりやすいように、Ｚ方向に複数の補助線が引いてある。

最初に、図１１Ａで表されるように、ヘッド１６００ａから支持層形成用材料を吐出させて、相対的に層厚の薄い第１層目の支持層３００を形成する。ここで、支持層３００は、該層における三次元造形物の形成領域（構成層３１０に対応する領域）以外の領域に形成される。また、ヘッド１６００ａから支持層形成用材料を吐出されるとすぐに、ステージ１２０に対するヘッドユニット１６００の相対移動方向における後方側の紫外線照射ユニット１７００から紫外線が照射されることで、支持層３００は固化した状態となる。
次に、図１１Ｂで表されるように、ヘッド１６００ａから支持層形成用材料を吐出させるとともに紫外線照射ユニット１７００から紫外線を照射し、相対的に層厚の薄い第２層目の層において、支持層３００を形成する。
次に、図１１Ｃで表されるように、ヘッド１６００ａから支持層形成用材料を吐出させるとともに紫外線照射ユニット１７００から紫外線を照射し、相対的に層厚の薄い第３層目の層において、支持層３００を形成する。

そして、次に、図１１Ｄで表されるように、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させて、三次元造形物の形成領域に対応する部分に、相対的に層厚の厚い、構成層３１０を形成する。
なお、図１１Ｄで表されるように、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させて構成される焼結前の構成層３１０の厚さは、ヘッド１６００ａから支持層形成用材料を吐出させて構成される３層分の支持層３００の厚さよりも厚くなっている。ここで、本実施例の形成方法では、最終的に構成層３１０が図１１Ｄで表される状態の支持層３００の３倍の厚さとなるように（三次元造形物の完成体Ｏの厚さが図１１Ｄで表される状態の支持層３００の３倍の厚さとなるように）構成層３１０を形成しようとしている。
ここで、次に、図１１Ｅで表されるように、図１１Ａから図１１Ｂで表される工程により形成された積層体を、形成装置２０００とは別に設けられた恒温槽（加熱部）で加熱し、支持層３００を分解除去するとともに構成層３１０を焼結する。なお、本実施例では支持層３００を熱分解して気化させるので、分解除去された支持層３００があった領域は、空間部３２０となる。そして、このような加熱工程により、焼結後の構成層３１０の厚さは、焼結に伴って圧縮されるため、分解除去前の支持層３００の３倍の厚さと同等の厚さ（所望の厚さ）となる。
こうして、所望の形状及び大きさの三次元造形物を製造することができる。

ここで、図１２は、図１１で表される三次元造形物の製造過程と同様の製造過程で製造された別の形状の三次元造形物を表している。詳細には、図１１Ａから図１１Ｄまでで表される工程を繰り返して三次元造形物の積層体を形成し（図１２Ａ）、図１１Ｅで表される加熱工程を実行して該三次元造形物の積層体を焼結させて三次元造形物の完成体Ｏが形成された状態（図１２Ｂ）を表している。

次に、上述の本実施形態に係る形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法のまた別の一実施例について説明する。
図１３は、形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造過程の一例を表す概略図である。なお、図１３には、支持層３００及び構成層３１０の厚さが分かりやすいように、Ｚ方向に複数の補助線が引いてある。

ここで、図１１及び図１２で表される三次元造形物の製造方法は、支持層３００の１層分の厚さに比べて構成層３１０の１層分の厚さは厚かった。一方、図１３で表される三次元造形物の本製造方法は、支持層３００の１層分の厚さと構成層３１０の１層分の厚さとが同等である例である。ただし、構成材料の粘度が図１１及び図１２で表される三次元造形物の製造方法で使用した構成材料の粘度と比べて低く、構成材料の液滴のＸＹ平面の広がりが図１１及び図１２で表される三次元造形物の製造方法で使用した構成材料の液滴のＸＹ平面の広がりに比べて大きくなっている。なお、図１１及び図１２で表される三次元造形物の製造方法と同様、構成材料の液滴は支持層形成用材料の液滴よりも大きい。

最初に、図１３Ａで表されるように、ヘッド１６００ａから支持層形成用材料を吐出させて、第１層目の支持層３００を形成する。ここで、支持層３００は、該層における三次元造形物の形成領域（構成層３１０に対応する領域）以外の領域に形成される。また、ヘッド１６００ａから支持層形成用材料を吐出されるとすぐに、ステージ１２０に対するヘッドユニット１６００の相対移動方向における後方側の紫外線照射ユニット１７００から紫外線が照射されることで、支持層３００は固化した状態となる。
次に、図１３Ｂで表されるように、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させて、三次元造形物の形成領域に対応する部分に、構成層３１０を形成する。なお、図１３Ｂは、構成材料の液滴の着弾直後の状態を表している。
すると、図１３Ｃで表されるように、構成材料の液滴はＸＹ平面方向に広がる。ただし、構成材料の液滴は支持層形成用材料の液滴よりも大きいので、構成層３１０の厚さは、支持層３００の厚さ（所望の厚さ）よりも厚くなっている。

そして、図１３Ａから図１３Ｃで表される工程を繰り返す。図１３Ａから図１３Ｃで表される工程が繰り返されて、三次元造形物の積層体が形成された状態が図１３Ｄで表される状態である。
ここで、次に、図１３Ｅで表されるように、図１３Ｄで表される積層体を、形成装置２０００とは別に設けられた恒温槽（加熱部）で加熱し、支持層３００を分解除去するとともに構成層３１０を焼結する。なお、本実施例では支持層３００を熱分解して気化させるので、分解除去された支持層３００があった領域は、空間部３２０となる。そして、このような加熱工程により、焼結後の構成層３１０の厚さは、焼結に伴って圧縮されるため、所望の厚さとなる。
こうして、所望の形状及び大きさの三次元造形物を製造することができる。

ここで、図１４は、図１３で表される三次元造形物の製造過程と同様の製造過程で製造された別の形状の三次元造形物を表している。詳細には、図１３Ａから図１３Ｄまでで表される工程を繰り返して三次元造形物の積層体を形成し（図１４Ａ）、図１３Ｅで表される加熱工程を実行して該三次元造形物の積層体を焼結させて三次元造形物の完成体Ｏが形成された状態（図１４Ｂ）を表している。

次に、上記形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法の一例（図１１及び図１２に対応する例）についてフローチャートを用いて説明する。
ここで、図１５は、本実施例に係る三次元造形物の製造方法のフローチャートである。
なお、本例は、図１１及び図１２に対応する三次元造形物の製造方法の例であるが、図１３及び図１４に対応する三次元造形物の製造方法も同様に実行可能である。

図１５で表されるように、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、最初にステップＳ１１０で、三次元造形物のデータを取得する。詳細には、例えばパーソナルコンピューターにおいて実行されているアプリケーションプログラム等から、三次元造形物の形状を表すデータを取得する。

次に、ステップＳ１２０で、層毎のデータを作成する。詳細には、三次元造形物の形状を表すデータにおいて、Ｚ方向の造形解像度に従ってスライスし、断面毎にビットマップデータ（断面データ）を生成する。
この際、生成されるビットマップデータは、三次元造形物の形成領域と三次元造形物の非形成領域とで区別されたデータになっている。別の表現をすると、ヘッド１６００ａから吐出される相対的にドット径が小さい液滴（小ドット）で構成される領域と、構成材料吐出部１２３０から吐出される相対的にドット径が大きい液滴（大ドット）で構成される領域とが、層毎に区別されるように形成されたデータになっている。
なお、大ドットと小ドットの大きさの差に特に限定はないが、大ドットを小ドットの８倍以上とすることで、特に効果的に、迅速に高精度な三次元造形物を製造することが可能になる。

次に、ステップＳ１３０で、形成しようとする層のデータが、三次元造形物の非形成領域（支持層３００）を形成するデータか三次元造形物の形成領域（構成層３１０）を形成するデータかを判断する。なお。この判断は制御ユニット４００に備えられた制御部により行われる。
本ステップで、支持層３００を形成するデータと判断された場合はステップＳ１４０に進み、構成層３１０を形成するデータと判断された場合はステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１４０では、支持層３００を形成するデータに基づいてヘッド１６００ａから支持層形成用材料を吐出することにより、小ドットで支持層形成用材料を供給する。
そして、ステップＳ１４０で支持層形成用材料を吐出すると、ステップＳ１６０で、ステージ１２０に対するヘッドユニット１６００の相対移動方向における後方側の紫外線照射ユニット１７００から紫外線を照射（エネルギー付与）して該吐出された液滴（支持層３００）を固める。

一方、ステップＳ１５０では、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出することにより、大ドットで構成材料を供給する。

そして、ステップＳ１７０により、ステップＳ１２０において生成された各層に対応するビットマップデータに基づく三次元造形物の積層体の造形が終了するまで、ステップＳ１３０からステップＳ１７０までが繰り返される。

そして、ステップＳ１８０により、不図示の恒温槽において、上記ステップで形成した三次元造形物の積層体を加熱する。詳細には、三次元造形物の形成領域（構成層３１０）を焼結し、周りの支持層３００を分解除去する。
そして、ステップＳ１８０の終了に伴い、本実施例の三次元造形物の製造方法を終了する。

上記のように、本実施例の三次元造形物の製造方法は、層を積層し積層体を形成することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法である。そして、三次元造形物の構成領域に対応する構成層３１０を形成する構成層形成工程（ステップＳ１５０に対応）と、構成層３１０に接し該構成層３１０を支持する支持層３００を、樹脂を含む流動性組成物を液滴の状態でヘッド１６００ａから吐出させて形成する支持層形成工程（ステップＳ１４０に対応）と、支持層３００を固める固化工程（ステップＳ１６０に対応）と、構成層形成工程、支持層形成工程及び固化工程により形成した積層体を加熱する加熱工程（ステップＳ１８０に対応）と、を有する。
このように、本実施例の三次元造形物の製造方法は、構成層３１０を形成する構成層形成工程と、樹脂を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出部（ヘッド１６００ａ）から吐出させて支持層３００を形成する支持層形成工程と、を有する。例えば、樹脂が溶解した状態や微細粒の状態で分散した流動性組成物を使用することで、三次元造形物の輪郭の形状を決定する支持層３００を高い精度で形成することができる。別の表現をすると、粒径の大きな固形成分（粒子）が存在することにより表面形状が凸凹してしまうことを抑制できる。そして、三次元造形物において高い精度で形成する必要のない内部を構成する構成層３１０を迅速に形成することで、迅速に高精度な三次元造形物を製造することができる。
ここで、「輪郭」とは、三次元造形物の表面の形状を形作る部分である。三次元造形物の表面にコート層を設ける場合などはコート層の下層を意味する場合もある。

また、本実施例の三次元造形物の製造方法における加熱工程では、図１１から図１４で表されるように、支持層３００を分解除去するとともに構成層３１０を焼結する。すなわち、該加熱工程で積層体を一括焼結する。このため、支持層は、積層体の形成から加熱工程において分解除去されるまで、構成層の形状崩れを抑制し、特に高い精度で三次元造形物を形成することができる。また、１層毎に焼結する場合よりも焼結による歪みの蓄積が軽減でき、より高い精度で三次元造形物を形成することができる。
ただし、構成層３１０を焼結する代わりに溶融させてもよい。

また、本実施例の三次元造形物の製造方法では、構成層形成工程において流動性組成物を液滴の状態で吐出部（構成材料吐出部１２３０）から吐出させて構成層３１０を形成する。そして、図１１から図１４で表されるように、支持層形成工程で支持層３００を形成する際の（少なくとも一部の）液滴は、構成層形成工程で構成層３１０を形成する際の（少なくとも一部の）液滴よりも小さい。つまり、構成層３１０を形成する際の液滴よりも小さい液滴で支持層３００を形成する。すなわち、相対的に小さい液滴で三次元造形物の輪郭の形状を決定する支持層３００を形成し、相対的に大きい液滴で三次元造形物の内部を構成する構成層３１０を形成する。このため、三次元造形物において高い精度で形成する必要のある輪郭の形状を決定する支持層３００を高い精度で形成することができるとともに、三次元造形物において高い精度で形成する必要のない内部を構成する構成層３１０を迅速に形成できる。したがって、迅速に高精度な三次元造形物を製造することができる。さらに、相対的に大きい液滴で構成層３１０を形成するため構成材料に大きな粒子径の粒子を使用することができ、材料選択性も向上する。

また、本実施例の形成装置２０００で使用されている支持層形成材料に含有される樹脂は、紫外線硬化樹脂であり、固化工程では支持層３００へ紫外線を照射する。このため、簡単に、支持層３００を高い精度で形成することができる。ただし、このような構成に限定されない。なお、支持層形成材料に含有される樹脂が紫外線硬化樹脂である場合、支持層形成材料に重合開始剤を含有していることが好ましい。

例えば、支持層形成材料に含有される樹脂としてフェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタンなどの熱硬化樹脂、または熱重合開始剤を付与した（メタ）アクリレート等のモノマーやオリゴマーを使用し、固化工程において支持層３００を加熱してもよい。このような三次元造形物の製造方法であっても、簡単に、支持層３００を高い精度で形成することができる。

また、例えば、支持層形成工程において固体の樹脂を溶融させて液滴の状態で吐出部から吐出させて支持層３００を形成し、固化工程において溶融した樹脂を冷却して固化してもよい。このような三次元造形物の製造方法であっても、簡単に、支持層３００を高い精度で形成することができる。
なお、「冷却して固化する」とは、積極的に樹脂を冷却して固化することのほか、樹脂が自然に冷却して固化することも含む意味である。

また、構成層３１０を形成する材料は、マグネシウム、鉄、銅、コバルト、チタン、クロム、ニッケル、アルミニウム、マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金、アルミナ、シリカの少なくとも１つを含むことが好ましい。特に剛性の高い三次元造形物を製造することができるためである。

また、支持層３００を形成する材料は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラートの少なくとも１つを含んでいてもよい。ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラートはバインダーとしての役割が有るので、これらを含むことで、支持層３００を固める固化工程前に支持層３００が崩れる（変形する）ことを抑制できる。

また、加熱工程では、支持層を９０％以上分解除去することが好ましい。加熱工程後に、三次元造形物の構成層３１０から、残った支持層３００を簡単に除去できる（三次元造形物の完成体Ｏを簡単にクリーニングできる）ためである。

本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ及び５０ｈ…着弾部、
１１０…基台、１１１…駆動装置、１２０…ステージ、１２１…試料プレート、
１３０、１３０’…ヘッドベース支持部、３００…支持層、３１０…構成層、
３２０…空間部、４００…制御ユニット、４１０…ステージコントローラー、
５００…三次元造形物、５０１、５０２及び５０３…層、
１１００、１１００’…ヘッドベース、１２００…構成材料供給装置、
１２００’…支持部形成用材料供給装置、１２１０…構成材料供給ユニット、
１２１０’…支持部形成用材料供給ユニット、１２１０ａ…構成材料収容部、
１２１０ａ’…支持部形成用材料収容部、１２２０、１２２０’…供給チューブ、
１２３０…構成材料吐出部（吐出部）、１２３０ａ…吐出ノズル、
１２３０ｂ…吐出駆動部、
１４００…ヘッドユニット、１４００ａ…保持治具、
１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７及び１４０８…ヘッドユニット、
１５００…材料供給コントローラー、１６００…ヘッドユニット、
１６００ａ…ヘッド（吐出部、支持部形成用材料吐出部）、１６００ｂ…吐出駆動部、
１６００ｃ…吐出ノズル、１６００ｄ…ノズル列、１７００…紫外線照射ユニット、
１７００ａ…照射部、１７００ｂ…照射口、１７１０…紫外線照射部コントローラー、
２０００…形成装置（三次元造形物の製造装置）、Ｍ…材料（構成材料）、
Ｏ…三次元造形物の完成体

Claims (9)

1. 層を積層し積層体を形成することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、
   三次元造形物の構成領域に対応する構成層を形成する構成層形成工程と、
   前記構成層に接し該構成層を支持する支持層を、樹脂を含む流動性組成物を液滴の状態で吐出部から吐出させて形成する支持層形成工程と、
   前記支持層を固める固化工程と、
   前記構成層形成工程、前記支持層形成工程及び前記固化工程により形成した前記積層体を加熱する加熱工程と、
   を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
2. 請求項１に記載された三次元造形物の製造方法において、
   前記加熱工程は、前記支持層を分解除去するとともに前記構成層を焼結することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載された三次元造形物の製造方法において、
   前記構成層形成工程は、流動性組成物を液滴の状態で吐出部から吐出させて前記構成層を形成し、
   前記支持層形成工程で前記支持層を形成する際の少なくとも一部の液滴は、前記構成層形成工程で前記構成層を形成する際の少なくとも一部の液滴よりも小さいことを特徴とする三次元造形物の製造方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
   前記樹脂は、紫外線硬化樹脂であり、
   前記固化工程では、前記支持層へ紫外線を照射することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
   前記樹脂は、熱硬化樹脂であり、
   前記固化工程では、前記支持層を加熱することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
6. 請求項１から３のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
   前記支持層形成工程では、固体の前記樹脂を溶融させ、液滴の状態で吐出部から吐出させて前記支持層を形成し、
   前記固化工程では、溶融した前記樹脂が冷却して固化することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
   前記構成層を形成する材料は、マグネシウム、鉄、銅、コバルト、チタン、クロム、ニッケル、アルミニウム、マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金、アルミナ、シリカの少なくとも１つを含むことを特徴とする三次元造形物の製造方法。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
   前記支持層を形成する材料は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラート、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、パラフィンワックスの少なくとも１つを含むことを特徴とする三次元造形物の製造方法。
9. 請求項２に記載された三次元造形物の製造方法において、
   前記加熱工程は、前記支持層を９０％以上分解除去することを特徴とする三次元造形物の製造方法。

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