JP2017110271A - 三次元造形物の製造方法、三次元造形物製造装置および三次元造形物 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的強度および寸法精度に優れた三次元造形物を効率よく製造することができる三次元造形物の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の三次元造形物の製造方法は、所定のパターンで形成された層を積層し、三次元造形物を製造する方法であって、複数個の粒子を含む組成物を所定の部位に供給する組成物供給工程と、レーザー光の照射により、前記粒子を接合させる接合工程と、を含む一連の工程を繰り返し行い、前記組成物供給工程は、前記組成物として第１の粒子を含む第１の組成物を用いて第１の領域を形成する工程と、前記組成物として第１の粒子とは異なる第２の粒子を含む第２の組成物を用いて第２の領域を形成する工程とを、有し、前記第１の領域における前記粒子の接合と、前記第２の領域における前記粒子の接合とで、異なるスペクトルのレーザー光を照射することを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、三次元造形物の製造方法、三次元造形物製造装置および三次元造形物に関する。

従来より、例えば、三次元ＣＡＤソフト、三次元スキャナー等で生成した三次元物体のモデルデータを基にして、三次元造形物を形成する方法が知られている。

三次元造形物を形成する方法として、積層法（三次元造形法）が知られている。積層法では、一般的に、三次元物体のモデルデータを多数の二次元断面層データ（スライスデータ）に分割した後、各二次元断面層データに対応する断面部材を順次造形しつつ、断面部材を順次積層することによって三次元造形物を形成する。

積層法は、造形しようとする三次元造形物のモデルデータさえあれば、直ちに形成することが可能であり、造形に先立って金型を作成するなどの必要がないので、迅速にしかも安価に三次元造形物を形成することが可能である。また、薄い板状の断面部材を一層ずつ積層して形成するので、例えば内部構造を有する複雑な物体であっても、複数の部品に分けることなく一体の造形物として形成することが可能である。

このような積層法として、支持体に粉体を吐出する吐出工程と、レーザー光の照射により固定粉体層を焼結させた焼結層を形成する焼結工程とを含む技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

そして、特許文献１には、粉体として、第一の粉体および第二の粉体を用い、吐出工程において、これらの粉体をそれぞれ支持体の異なる位置に吐出することについての開示がある。

しかしながら、異なる材料で構成された粉体をレーザー光で焼結させる場合、これらをいずれも好適に焼結させることが困難であった。より具体的には、各粉体で構成された領域をいずれも十分に焼結させようとした場合、粉体が過剰に溶融する等して不本意な変形を生じる領域が現れ、最終的に得られる三次元造形物の寸法精度が低下する。また、粉体の過剰な溶融等を防止しようとすると、他の粉体で構成された領域での接合強度を十分に優れたものとすることができない。

特開２０１５−８１３８０号公報

本発明の目的は、機械的強度および寸法精度に優れた三次元造形物を効率よく製造することができる三次元造形物の製造方法を提供すること、機械的強度および寸法精度に優れた三次元造形物を効率よく製造することができる三次元造形物製造装置を提供すること、また、機械的強度および寸法精度に優れた三次元造形物を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の三次元造形物の製造方法は、所定のパターンで形成された層を積層し、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、
複数個の粒子を含む組成物を所定の部位に供給する組成物供給工程と、
レーザー光の照射により、前記粒子を接合させる接合工程と、
を含む一連の工程を繰り返し行い、
前記組成物供給工程は、前記組成物として第１の粒子を含む第１の組成物を用いて第１の領域を形成する工程と、前記組成物として第１の粒子とは異なる第２の粒子を含む第２の組成物を用いて第２の領域を形成する工程とを、有し、
前記第１の領域における前記粒子の接合と、前記第２の領域における前記粒子の接合とで、異なるスペクトルのレーザー光を照射することを特徴とする。

これにより、機械的強度および寸法精度に優れた三次元造形物を効率よく製造することができる三次元造形物の製造方法を提供することができる。

本発明の三次元造形物の製造方法では、前記第１の領域の一部および前記第２の領域の一部を含み、かつ、前記第１の領域と前記第２の領域との境界部を含む領域について、異なる複数種の前記レーザー光を重ねて照射することが好ましい。

これにより、第１の領域と第２の領域との境界部付近においても、第１の領域および第２の領域のいずれにも、より好適にレーザー光のエネルギーを吸収させることができ、粒子をより好適に接合させることができる。その結果、三次元造形物の機械的強度、寸法精度をより優れたものとすることができる。

本発明の三次元造形物の製造方法では、前記第１の組成物、前記第２の組成物のうちの少なくとも一方は、前記粒子を分散させる溶剤を含むものであることが好ましい。

これにより、組成物の流動性が向上し、容易に組成物を付与することができ、三次元造形物の生産性をより優れたものとすることができる。

本発明の三次元造形物の製造方法では、前記一連の工程において、前記組成物供給工程と前記接合工程との間に、前記溶剤を除去する溶剤除去工程を有することが好ましい。

これにより、三次元造形物の生産性をより優れたものとすることができる。また、例えば、接合工程における溶剤の急激な揮発（突沸等）等による層の不本意な変形をより効果的に防止することができ、三次元造形物の寸法精度をより確実に優れたものとすることができる。

本発明の三次元造形物の製造方法では、前記第１の粒子は、マグネシウム、鉄、銅、コバルト、チタン、クロム、アルミニウム、マルエージング鋼、ステンレス鋼、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、マグネシウム合金およびコバルトクロム合金よりなる群から選択される少なくとも１種を含むものであり、
前記第２の粒子は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、炭化珪素および窒化珪素よりなる群から選択される少なくとも１種を含むものであることが好ましい。

これらの物質は、物性が大きく異なるものであり、これらを組み合わせて用いることにより、例えば、三次元造形物をこれらの複合材料で構成されたものとして得ることができ、三次元造形物全体として優れた特性を発揮することができる。また、これらの物質は、互いに、光の吸収スペクトルが大きく異なるものであり、単一種のレーザー光を用いて粒子の接合を行おうとした場合に、十分な接合強度が得られなかったり、寸法精度が低下する等の問題が特に顕著に発生していた。これに対し、本発明では、このように光の吸収スペクトルが大きく異なる材料を組み合わせて用いる場合であっても、各領域において、不本意な変形を防止しつつ、十分な接合強度を得ることができる。すなわち、上記のような材料で構成された粒子を組み合わせて用いる場合に、本発明による効果がより顕著に発揮される。

本発明の三次元造形物の製造方法では、前記第１の粒子の接合は、最大ピーク波長が０．５μｍ以上２．０μｍ以下のレーザー光を用いて行い、
前記第２の粒子の接合は、最大ピーク波長が７．０μｍ以上１５μｍ以下のレーザー光を用いて行うことが好ましい。

これにより、第１の領域および第２の領域において、それぞれ、より好適にレーザー光のエネルギーを吸収させることができ、粒子をより好適に接合させることができる。その結果、三次元造形物の機械的強度、寸法精度をより優れたものとすることができる。

本発明の三次元造形物製造装置は、複数個の粒子を含む組成物を所定の部位に供給する組成物供給手段と、前記組成物に対し、レーザー光を照射するレーザー光照射手段とを備える三次元造形物製造装置であって、
前記組成物供給手段として、複数個の第１の粒子を含む第１の組成物を所定の部位に供給する第１の組成物供給手段と、複数個の第２の粒子を含む第２の組成物を所定の部位に供給する第２の組成物供給手段とを備え、
前記第１の組成物が供給された第１の領域と、前記第２の組成物が供給された第２の領域とで、照射されるレーザー光のスペクトルが異なるものとなるように構成されていることを特徴とする。

これにより、機械的強度および寸法精度に優れた三次元造形物を効率よく製造することができる三次元造形物製造装置を提供することができる。

本発明の三次元造形物は、本発明の三次元造形物製造装置を用いて製造されたものであることを特徴とする。
これにより、機械的強度および寸法精度に優れた三次元造形物を提供することができる。

本発明の三次元造形物の製造方法の第１実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第１実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第１実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第１実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第１実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第１実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第１実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第１実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第１実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第１実施形態を示すフローチャートである。 本発明の三次元造形物の製造方法の第２実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第２実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第２実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第２実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第２実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第２実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第２実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第２実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第２実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第２実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第２実施形態を示すフローチャートである。 本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態での工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態を示すフローチャートである。 本発明の三次元造形物製造装置の好適な実施形態を模式的に示す断面図である。 図３７に示す三次元造形物製造装置のレーザー光照射手段付近を模式的に示す拡大図である。 本発明の他の実施形態の三次元造形物製造装置が備える部材（組成物供給部とレーザー光照射部とが一体化した部材）を模式的に示す断面図である。

以下、添付する図面を参照しつつ、好適な実施形態について詳細な説明をする。
《三次元造形物の製造方法》

まず、本発明の三次元造形物の製造方法について説明する。
［第１実施形態］

図１〜図９は、本発明の三次元造形物の製造方法の第１実施形態での工程を模式的に示す縦断面図であり、図１０は、本発明の三次元造形物の製造方法の第１実施形態を示すフローチャートである。

図１〜図９、図１０に示すように、本実施形態の三次元造形物１０の製造方法は、複数の層１を積層して三次元造形物１０を製造する方法であって、複数個の粒子２１を含む組成物２’を所定の部位に供給する組成物供給工程（図１、図２、図５、図６参照）と、レーザー光の照射により、粒子２１を接合させ接合部３を形成する接合工程（図３、図４、図７、図８参照）とを有し、これらを含む一連の工程を繰り返し行う（図９参照）。

そして、組成物供給工程において、組成物２’として粒子２１Ａを含む組成物２Ａ’を用いて領域２Ａを形成するとともに、組成物２’として粒子２１Ａとは異なる粒子２１Ｂを含む組成物２Ｂ’を用いて領域２Ｂを形成する。

また、接合工程において、領域２Ａにおける粒子２１Ａの接合と、領域２Ｂにおける粒子２１Ｂの接合とで、異なるスペクトルのレーザー光を照射する。

言い換えると、組成物供給工程において、組成物として第１の粒子を含む第１の組成物を用いて第１の領域を形成するとともに、組成物として第１の粒子とは異なる第２の粒子を含む第２の組成物を用いて第２の領域を形成し、接合工程において、第１の領域における粒子の接合と、第２の領域における粒子の接合とで、異なるスペクトルのレーザー光を照射する。

このように、粒子の接合において、第１の領域と第２の領域とで、互いに異なるスペクトルのレーザー光を照射することにより、各領域（第１の領域、第２の領域）に含まれる粒子の種類に応じて、適切な条件のレーザー光を照射することができ、粒子が過剰に溶融すること等による不本意な変形等を好適に防止しつつ、粒子間の接合強度を優れたものとすることができる。その結果、機械的強度および寸法精度に優れた三次元造形物を効率よく製造することができる。

これに対し、各領域に同一のスペクトルのレーザー光を照射した場合には、各領域において粒子の接合を十分に進行させようとすると、所定の領域において粒子が過剰に溶融すること等により不本意な変形を生じ易く、また、粒子の過剰な溶融等を防止しようとすると、粒子の接合強度が不十分な領域が現れる。

また、各部位でのレーザーの出力やレーザー光の照射時間を調整することにより、各部位でのレーザー光の照射エネルギー量を調整することも考えられるが、このような場合、全ての領域にわたって高い吸収率でレーザー光のエネルギーを吸収させることが困難であり、エネルギーの無駄が多く、三次元造形物の生産性が劣ったものとなる。また、異なる材料で構成された複数の領域の境界付近等において、一方の領域を構成する粒子を十分な強度で接合しようとした場合に、他方の領域を構成するが過剰に溶融等し、不本意な変形を生じ、三次元造形物の寸法精度が低いものとなる。また、過剰なエネルギーが加わった部位については、粒子を構成する材料が変質し、三次元造形物が所望の物性を有さないものとなる場合もある。なお、境界付近とはレーザー光の照射径範囲を含む、レーザーの照射領域中心からレーザー直径の２倍の範囲を含む。

第１の粒子と第２の粒子とは、互いに異なるものであれば、いかなる関係のものであってもよいが、以下の説明では、第２の粒子が、第１の粒子の構成材料よりも融点の高い材料で構成されたものである場合について中心的に説明する。

以下、各工程について詳細に説明する。
≪組成物供給工程≫

組成物供給工程では、複数個の粒子２１と、粒子（分散質）２１を分散する分散媒２２とを含む組成物２’を所定の部位（形成すべき接合部３に対応する部位）に供給する（図１、図２、図５、図６参照）。

特に、本実施形態では、三次元造形物１０の実体部となるべき領域に、互いに異なる組成物２’を付与する。すなわち、本実施形態では、組成物供給工程において、所定の部位に組成物（実体部形成用組成物）２Ａ’（分散媒２２Ａに粒子２１Ａが分散してなる組成物２Ａ’）を供給して（図１、図５参照）、領域２Ａを形成するとともに、組成物２Ａ’を供給した部位とは異なる所定の部位に組成物（実体部形成用組成物）２Ｂ’ （分散媒２２Ｂに粒子２１Ｂが分散してなる組成物２Ｂ’）を供給して、領域２Ｂを形成する（図２、図６参照）。

これにより、例えば、三次元造形物１０を異なる材料で構成された部位を有するものとして製造することができ、各部位に適した特性（外観、機能性等を含む）を有する三次元造形物１０を得ることができ、三次元造形物１０全体としての特性の向上を図ることができる。

複数回行う組成物供給工程のうち、１層目の層１の形成に用いられる組成物２’（組成物２Ａ’、組成物２Ｂ’）を供給する組成物供給工程では、ステージ（支持体）Ｍ４１の表面に向かって所定のパターンで組成物２’を供給し（図１、図２参照）、２層目以降の層１の形成に用いられる組成物２’を供給する組成物供給工程では、先に組成物２’を用いて形成された接合部３を有する層１に向かって所定のパターンで組成物２’を供給する（図５、図６参照）。すなわち、１層目の層１の形成に用いられる組成物２’を供給する組成物供給工程では、ステージ（支持体）Ｍ４１が組成物２’の被着体であり（図１、図２参照）、２層目以降の層１の形成に用いられる組成物２’を供給する組成物供給工程では、先に形成された層１が組成物２’の被着体である（図５、図６参照）。

組成物２’は、少なくとも粒子２１を含むものであればよいが、粒子２１を分散させる溶剤（分散媒）を含むものであるのが好ましい。

これにより、組成物２’の流動性が向上し、容易に組成物を付与することができ、三次元造形物の生産性をより優れたものとすることができる。

組成物２Ａ’および組成物２Ｂ’のうち一方でも粒子２１を分散させる溶剤を含むものであれば、上記のような効果が得られるが、三次元造形物１０の製造に用いるすべての組成物２’（組成物２Ａ’および組成物２Ｂ’）が溶剤を含むものであるのが好ましい。
これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。
組成物２’は、ペースト状のものが好ましい。

本工程で所定の部位に供給される組成物２’の粘度は、１０００ｍＰａ・ｓ以上５００００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、５０００ｍＰａ・ｓ以上２００００ｍＰａ・ｓ以下であるのがより好ましい。

これにより、例えば、組成物２’の吐出安定性をより優れたものとすることができ、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとすることができる。また、組成物２’が目的の部位に接触した後に、不本意な変形を生じることをより効果的に防止することができるため、最終的に得られる三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。

なお、本明細書中において、粘度とは、特に条件の指定がない限り、Ｅ型粘度計（例えば、東京計器社製 ＶＩＳＣＯＮＩＣ ＥＬＤ等）を用いて測定される値をいう。

組成物２’については、後に詳述する。
組成物２’の供給（吐出）は、例えば、インクジェット装置、各種ディスペンサー等の各種吐出装置等を用いて行うことができるが、本工程では、組成物２’を複数の液滴として吐出して、所定のパターンを形成するのが好ましい。

これにより、例えば、微細な構造を有する三次元造形物１０の製造にもより好適に対応することができ、三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。また、材料の無駄を抑制することができる。

本工程で組成物２’を複数の液滴として吐出する場合、吐出される組成物２’の液滴は、１滴あたりの体積が、１ｐＬ以上１００ｐＬ以下であるのが好ましく、２ｐＬ以上８０ｐＬ以下であるのがより好ましい。

これにより、例えば、微細な構造を有する三次元造形物１０の製造にもより好適に対応することができ、三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができるとともに、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとすることができる。

なお、組成物供給工程に供される組成物２’が揮発性の溶剤を含むものである場合、後に詳述する接合工程に先立ち、当該溶剤を除去するための溶剤除去工程を行ってもよい。

これにより、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとすることができる。また、例えば、接合工程における溶剤の急激な揮発（突沸等）等による層１の不本意な変形をより効果的に防止することができ、三次元造形物１０の寸法精度をより確実に優れたものとすることができる。

溶剤除去工程を行う場合、当該工程は、例えば、加熱処理や減圧処理により行うことができる。

なお、溶剤除去工程を行う場合であっても、接合工程に供されるパターン（組成物２’により形成されたパターン）中から、完全に溶剤を除去する必要はない。このような場合であっても、接合工程で付与されるエネルギーにより残存する溶剤を除去することができる。

≪接合工程≫
組成物２’を用いて形成されたパターン（領域２Ａ、２Ｂ）上にレーザー光を走査（照射）する（図３、図４、図７、図８参照）。

これにより、組成物２’中に含まれる粒子２１が接合し、接合部３が形成される。このように接合部３が形成されることにより、その後の粒子２１の不本意な移動が防止され、三次元造形物１０の寸法精度を優れたものとすることができる。また、このようにして形成される接合部３は、一般に、粒子２１同士が十分な接合強度で接合したものとなる。また、本工程で、レーザー光が照射されるパターン（領域）よりも下側に、接合部３が形成された層１を有する場合には、一般に、当該下側の層１の接合部３と、新たに形成される接合部３とが、接合したものとなる。このようなことから、最終的に得られる三次元造形物１０の機械的強度を優れたものとすることができる。

また、レーザー光を用いることにより、所望の部位に高い選択性でエネルギーを付与することができるため、三次元造形物１０の寸法精度を優れたものとする上で有利であるとともに、三次元造形物１０の生産性を向上する上でも有利である。また、エネルギー効率を優れたものとすることができ、省エネルギーの観点からも有利である。

また、本工程においては、レーザー光の照射により、粒子２１の接合を行うとともに、粒子２１以外の不要な成分を除去することができる。例えば、バインダー、溶剤等を除去することができ、これらの成分が形成される接合部３中に残存することを効果的に防止することができる。

接合の形態は、粒子２１の構成材料等により異なるが、例えば、融着、焼結、溶融固化等が挙げられる。

組成物供給工程で組成物２’が付与されることにより形成された各領域は、それぞれ接合部３を構成する対応した各領域となる。すなわち、本工程において、領域２Ａが領域３Ａとなり（図３、図７参照）、領域２Ｂが領域３Ｂとなる（図４、図８参照）。

そして、前述したように、本工程では、領域２Ａにおける粒子２１Ａの接合と、領域２Ｂにおける粒子２１Ｂの接合とで、異なるスペクトルのレーザー光を照射する。

これにより、粒子２１が過剰に溶融すること等による不本意な変形等を好適に防止しつつ、粒子２１間の接合強度を優れたものとすることができる。その結果、機械的強度および寸法精度に優れた三次元造形物１０を効率よく製造することができる。

レーザー光のスペクトルは、例えば、当該レーザー光が照射される粒子２１の構成材料の吸収スペクトル等に応じて決定することができる。

例えば、Ａｌ製の粒子２１を含む領域に照射するレーザー光のスペクトルは、最大ピーク波長が、０．４μｍ以上２．０μｍ以下のものであるのが好ましく、０．４５μ以上１．８μｍ以下のものであるのがより好ましく、０．５μｍ以上１．６μｍ以下のものであるのがさらに好ましい。

また、Ｃｕ製の粒子２１を含む領域に照射するレーザー光のスペクトルは、最大ピーク波長が、０．０５μｍ以上０．６μｍ以下のものであるのが好ましく、０．１μｍ以上０．５μｍ以下のものであるのがより好ましく、０．２μｍ以上０．４μｍ以下のものであるのがさらに好ましい。

また、Ｃｒ製の粒子２１を含む領域に照射するレーザー光のスペクトルは、最大ピーク波長が、０．２μｍ以上２．０μｍ以下のものであるのが好ましく、０．２５μｍ以上１．５μｍ以下のものであるのがより好ましく、０．３μｍ以上１．３μｍ以下のものであるのがさらに好ましい。

また、Ｆｅ製の粒子２１を含む領域に照射するレーザー光のスペクトルは、最大ピーク波長が、０．３μｍ以上１．８μｍ以下のものであるのが好ましく、０．３５μｍ以上１．５μｍ以下のものであるのがより好ましく、０．４μｍ以上１．３μｍ以下のものであるのがさらに好ましい。

また、Ｆｅ合金製の粒子２１を含む領域に照射するレーザー光のスペクトルは、最大ピーク波長が、０．３μｍ以上１．８μｍ以下のものであるのが好ましく、０．３５μｍ以上１．５μｍ以下のものであるのがより好ましく、０．４μｍ以上１．３μｍ以下のものであるのがさらに好ましい。

また、Ｔｉ製の粒子２１を含む領域に照射するレーザー光のスペクトルは、最大ピーク波長が、０．４μｍ以上２．５μｍ以下のものであるのが好ましく、０．５μｍ以上２．４μｍ以下のものであるのがより好ましく、０．６μｍ以上２．０μｍ以下のものであるのがさらに好ましい。

また、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）製の粒子２１を含む領域に照射するレーザー光のスペクトルは、最大ピーク波長が、２．０μｍ以上１５μｍ以下のものであるのが好ましく、２．５μｍ以上１２μｍ以下のものであるのがより好ましく、５．０μｍ以上１１μｍ以下のものであるのがさらに好ましい。

また、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）製の粒子２１を含む領域に照射するレーザー光のスペクトルは、最大ピーク波長が、２．０μｍ以上１５μｍ以下のものであるのが好ましく、７μｍ以上１４μｍ以下のものであるのがより好ましく、１０μｍ以上１３μｍ以下のものであるのがさらに好ましい。

また、炭化ケイ素（ＳｉＣ）製の粒子２１を含む領域に照射するレーザー光のスペクトルは、最大ピーク波長が、０．１μｍ以上４．０μｍ以下のものであるのが好ましく、０．１５μｍ以上３．０μｍ以下のものであるのがより好ましく、０．２μｍ以上２．５μｍ以下のものであるのがさらに好ましい。

また、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）製の粒子２１を含む領域に照射するレーザー光のスペクトルは、最大ピーク波長が、３．０μｍ以上１５μｍ以下のものであるのが好ましく、５μｍ以上１１μｍ以下のものであるのがより好ましく、６μｍ以上１０μｍ以下のものであるのがさらに好ましい。

また、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）製の粒子２１を含む領域に照射するレーザー光のスペクトルは、最大ピーク波長が、０．２μｍ以上０．６μｍ以下のものであるのが好ましく、０．３μｍ以上０．５μｍ以下のものであるのがより好ましく、０．３５μｍ以上０．４μｍ以下のものであるのがさらに好ましい。

また、ジルコニア（ＺｒＯ_２（Ｙ_２Ｏ_３添加のものを含む））製の粒子２１を含む領域に照射するレーザー光のスペクトルは、最大ピーク波長が、１０μｍ以上６０μｍ以下のものであるのが好ましく、１４μｍ以上５０μｍ以下のものであるのがより好ましく、１７μｍ以上４０μｍ以下のものであるのがさらに好ましい。

第１の粒子を含む領域に照射されるレーザー光のピーク波長と、第２の粒子を含む領域に照射されるレーザー光のピーク波長とは、十分に離れたものであるのが好ましい。

具体的には、第１の粒子を含む領域に照射されるレーザー光のピーク波長をλ１［μｍ］と、第２の粒子を含む領域に照射されるレーザー光のピーク波長をλ２［μｍ］としたとき、０．１≦｜λ１−λ２｜の関係を満足するのが好ましく、０．２≦｜λ１−λ２｜の関係を満足するのがより好ましく、０．３≦｜λ１−λ２｜の関係を満足するのがさらに好ましい。

これにより、第１の領域および第２の領域において、それぞれ、より好適にレーザー光のエネルギーを吸収させることができ、粒子をより好適に接合させることができる。その結果、三次元造形物の機械的強度、寸法精度をより優れたものとすることができる。

特に、第１の粒子の接合は、最大ピーク波長が０．５μｍ以上２．０μｍ以下のレーザー光を用いて行い、第２の粒子の接合は、最大ピーク波長が７．０μｍ以上１５μｍ以下のレーザー光を用いて行うのが好ましい。

これにより、第１の領域および第２の領域において、それぞれ、より好適にレーザー光のエネルギーを吸収させることができ、粒子をより好適に接合させることができる。その結果、三次元造形物の機械的強度、寸法精度をより優れたものとすることができる。

第１の粒子を含む領域に照射されるレーザー光のピーク波長をλ１［μｍ］としたとき、第１の粒子の構成材料の波長λ１の光の吸収率と、第２の粒子の構成材料の波長λ１の光の吸収率との差は、１０％以上であるのが好ましく、２０％以上であるのがより好ましく、３０％以上であるのがさらに好ましい。

これにより、第１の領域および第２の領域において、それぞれ、より好適にレーザー光のエネルギーを吸収させることができ、粒子をより好適に接合させることができる。その結果、三次元造形物の機械的強度、寸法精度をより優れたものとすることができる。

第２の粒子を含む領域に照射されるレーザー光のピーク波長をλ２［μｍ］としたとき、第２の粒子の構成材料の波長λ２の光の吸収率と、第１の粒子の構成材料の波長λ２の光の吸収率との差は、１０％以上であるのが好ましく、２０％以上であるのがより好ましく、３０％以上であるのがさらに好ましい。

これにより、第１の領域および第２の領域において、それぞれ、より好適にレーザー光のエネルギーを吸収させることができ、粒子をより好適に接合させることができる。その結果、三次元造形物の機械的強度、寸法精度をより優れたものとすることができる。

また、第１の領域の一部および第２の領域の一部を含み、かつ、第１の領域と第２の領域との境界部を含む領域（以下、境界領域ともいう）について、異なる複数種のレーザー光を重ねて照射してもよい。より具体的には、例えば、第１の領域（ただし、境界領域に含まれる部位を除く）については、第１のレーザー光源から出射されたレーザー光（最大ピーク波長：λ１［μｍ］）を照射し、第２の領域（ただし、境界領域に含まれる部位を除く）については、第２のレーザー光源から出射されたレーザー光（最大ピーク波長：λ２［μｍ］）を照射し、境界領域については、前記第１のレーザー光源から出射された光と、前記第２のレーザー光源から出射された光とが重なるように照射してもよい。

これにより、第１の領域と第２の領域との境界部付近においても、第１の領域および第２の領域のいずれにも、より好適にレーザー光のエネルギーを吸収させることができ、粒子をより好適に接合させることができる。その結果、三次元造形物の機械的強度、寸法精度をより優れたものとすることができる。

本工程で用いることのできるレーザーとしては、例えば、ルビーレーザー、ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、チタンサファイアレーザー、半導体レーザー等の固体レーザー；色素レーザー等の液体レーザー；中性原子レーザー（ヘリウムネオンレーザー等）、イオンレーザー（アルゴンイオンレーザー等）、分子レーザー（炭酸ガスレーザー、窒素レーザー等）、エキシマレーザー、金属蒸気レーザー（ヘリウムカドミニウムレーザー等）等のガスレーザー；自由電子レーザー；酸素−ヨウ素化学レーザー、フッ化水素レーザー等の化学レーザー；ファイバーレーザー等が挙げられる。

接合部３を有する層１の厚さは、特に限定されないが、１０μｍ以上５００μｍ以下であるのが好ましく、２０μｍ以上２５０μｍ以下であるのがより好ましい。

これにより、三次元造形物１０の生産性を優れたものとしつつ、三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。

上記のような一連の工程を繰り返し行うことにより、三次元造形物１０が得られる（図９）。

前述したような三次元造形物の製造方法をフローチャートにまとめると、図１０のようになる。

なお、図示の構成では、理解を容易にするために、前述した各工程を順次行うものとして説明したが、造形領域（ステージ上の空間）の各部位で、異なる工程を同時進行的に行ってもよい。

また、図示の構成では、上述した一連の工程を１回行うことにより、１つの層１を形成するものとして説明したが、１つの層を形成するのに上述した一連の工程を繰り返し行ってもよい。例えば、組成物２Ａ’についての組成物供給工程ないし接合工程の後に、組成物２Ｂ’についての組成物供給工程ないし接合工程を行うことにより、１つの層を形成してもよい。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の三次元造形物の製造方法について説明する。

図１１〜図２０は、本発明の三次元造形物の製造方法の第２実施形態での工程を模式的に示す縦断面図であり、図２１は、本発明の三次元造形物の製造方法の第２実施形態を示すフローチャートである。以下の説明では、前述した実施形態との相違点について中心的に説明し、同様の事項についての説明は省略する。

図１１〜図２０、図２１に示すように、本実施形態の製造方法は、複数個の粒子２１を含む組成物２’として、三次元造形物１０の実体部の形成（領域２Ａの形成）に用いられる組成物（実体部形成用組成物）２Ａ’と、サポート材（支持部）５の形成（領域２Ｃの形成）に用いられる組成物（サポート材形成用組成物）２Ｃ’とを用いる。組成物（実体部形成用組成物）２Ａ’は、粒子２１Ａを含むもの（特に、分散媒２２Ａに粒子２１Ａが分散してなるもの）であり、組成物（サポート材形成用組成物）２Ｃ’は、粒子２１Ａを含むもの（特に、分散媒２２Ｃに粒子２１Ｃが分散してなるもの）である。サポート材５は、三次元造形物１０の製造時において三次元造形物１０の実体部に対応する領域を支持する機能を有するものである。

そして、組成物供給工程で組成物２’が付与されることにより形成された各領域は、接合工程において、それぞれ接合部３を構成する対応した各領域となる。すなわち、接合工程において、領域２Ａが領域３Ａとなり（図１３、図１７参照）、領域２Ｂが領域３Ｂとなり、領域２Ｃが領域３Ｃとなる（図１４、図１８参照）。

すなわち、前述した実施形態では、組成物供給工程で付与する複数種の組成物２’として、三次元造形物１０の実体部の形成に用いられる組成物２’（第１の組成物および第２の組成物）を用いていたのに対し、本実施形態では、組成物供給工程で付与する複数種の組成物２’として、三次元造形物１０の実体部の形成に用いられる組成物と、サポート材５の形成に用いられる組成物とを用いている。

このように、本発明では、組成物供給工程で付与される複数種の組成物のうちの少なくとも１種は、三次元造形物１０の実体部の形成に用いられるものではなく、三次元造形物１０の製造過程においてその全部が実質的に除去され、最終的に得られる三次元造形物１０に含まれないものであってもよい。
このような場合であっても、前述したのと同様の効果が得られる。

また、複数の層１を積み重ねる場合において、新たに三次元造形物１０の実体部に対応する接合部（領域２Ａ）を形成すべき部位が、先に形成された層１の三次元造形物１０の実体部に対応する接合部（領域２Ａ）と接触するものでない場合であっても、当該新たに接合部（領域２Ａ）を形成すべき部位を好適に支持することができる。このようなことから、様々な形状の三次元造形物１０を優れた寸法精度で製造することができる。

また、本実施形態では、サポート材５（サポート材形成用組成物２Ｃ’）が、三次元造形物１０の実体部となるべき領域２Ａ（実体部形成用組成物２Ａ’）の表面と接触しつつ、粒子２１の接合時における不本意な変形を防止することができるため、三次元造形物１０の表面形状をより好適に規制することができ、所望の表面状態を有する三次元造形物１０をより好適に製造することができる。

また、従来では、サポート材を用いる場合に、最終的に得られる三次元造形物において、実体部（実体部形成用組成物）のうち、サポート材（サポート材形成用組成物）と接触する部位で、サポート材が強固に付着（接合）してしまうことがあった。このように、目的とする三次元造形物にサポート材が強固に付着（接合）してしまうと、研削等の機械加工等により、不要部である当該サポート材を除去する必要があるが、この際に、目的とする三次元造形物に欠陥等が生じることがあった。また、三次元造形物の生産性の観点からも好ましくなかった。

これに対し、本実施形態では、サポート材を用いることによる利益を享受しつつ、前述したような問題の発生をより効果的に防止することができる。その結果、三次元造形物の生産性をより優れたものとしつつ、三次元造形物の寸法精度をより優れたものとすることができる。すなわち、本発明による効果がより顕著に発揮される。

なお、接合工程においては、サポート材５における粒子２１Ｃの接合強度が、実体部における粒子２１Ａの接合強度よりも小さくなるようにレーザーの照射条件（照射エネルギー等）を調整してもよい。これにより、サポート材除去工程におけるサポート材５の除去をより効率よく行うことができ、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとすることができる。

≪サポート材（支持部）除去工程≫
本実施形態では、組成物供給工程（実体部形成用組成物供給工程およびサポート材形成用組成物供給工程）、接合工程を含む一連の工程を繰り返し行った後に（図１９参照）、後処理工程として、サポート材５を除去する（図２０参照）。これにより、三次元造形物１０が取り出される。

本工程の具体的な方法としては、例えば、サポート材５の少なくとも一部を溶解させる方法、サポート材５を割る等して破壊する方法等が挙げられる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態の三次元造形物の製造方法について説明する。

図２２〜図３５は、は、本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態での工程を模式的に示す縦断面図であり、図３６は、本発明の三次元造形物の製造方法の第３実施形態を示すフローチャートである。以下の説明では、前述した実施形態との相違点について中心的に説明し、同様の事項についての説明は省略する。

図２２〜図３５、図３６に示すように、本実施形態の製造方法は、複数個の粒子２１を含む組成物２’として、三次元造形物１０の実体部の形成（領域２Ａ、２Ｂの形成）に用いられる複数種の組成物（実体部形成用組成物）２Ａ’、２Ｂ’と、サポート材（支持部）５の形成（領域２Ｃの形成）に用いられる組成物（サポート材形成用組成物）２Ｃ’とを用いる。組成物（実体部形成用組成物）２Ａ’は、粒子２１Ａを含むものであり、組成物（実体部形成用組成物）２Ｂ’は、粒子２１Ｂを含むものであり、組成物（サポート材形成用組成物）２Ｃ’は、粒子２１Ａを含むものである。

すなわち、本実施形態では、３種の組成物２’（組成物２Ａ’、２Ｂ’および２Ｃ’）を用いている（図２２、図２３、図２４、図２８、図２９、図３０参照）。このように、本発明では、３種以上の組成物を用いてもよい。

特に、本実施形態では、実体部形成用組成物として複数種の組成物（組成物２Ａ’および２Ｂ’）を用いるとともに、サポート材形成用組成物（組成物２Ｃ’）も併用している。

これにより、第１実施形態で説明した効果と第２実施形態で説明した効果とがともに発揮される。

組成物供給工程で組成物２’が付与されることにより形成された各領域は、接合工程において、それぞれ接合部３を構成する対応した各領域となる。すなわち、接合工程において、領域２Ａが領域３Ａ（図２５、図３１参照）となり、領域２Ｂが領域３Ｂとなり（図２６、図３２参照）、領域２Ｃが領域３Ｃとなる（図２７、図３３参照）。

前述したような第１の組成物と第２の組成物との関係は、２種類の組成物間での相対的な関係である。したがって、ある特定の２種の組成物との組み合わせにおいて、第１の組成物となる組成物は、他の組み合わせにおいて、第２の組成物として機能するものであってもよいし、その他の組成物（第１の組成物、第２の組成物以外の組成物）として機能するものであってもよい。

３種以上の組成物を用いる場合、これらのうち少なくとも２種の組成物の間で、前述したような関係（第１の組成物と第２の組成物との関係）を満足するものであればよいが、３種以上の組成物間で前述したような関係を満足するのが好ましい。本実施形態に当てはめて、言い換えると、接合工程において、領域２Ａ（組成物２Ａ’）に照射されるレーザー光のスペクトルと、領域２Ｂ（組成物２Ｂ’）に照射されるレーザー光のスペクトルと、領域２Ｃ（組成物２Ｃ’）に照射されるレーザー光のスペクトルとは、互いに異なるものであるのが好ましい。
これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。

また、４種以上の組成物を用いる場合、これらすべての組成物について前述したような関係を満足するのが好ましい。

《三次元造形物製造装置》
次に、本発明の三次元造形物製造装置について説明する。

図３７は、本発明の三次元造形物製造装置の好適な実施形態を模式的に示す断面図、図３８は、図３７に示す三次元造形物製造装置のレーザー光照射手段付近を模式的に示す拡大図である。

図３７に示すように、三次元造形物製造装置Ｍ１００は、制御部Ｍ２と、粒子２１を含む組成物２’を所定のパターンで吐出する組成物供給手段（吐出手段）Ｍ３と、所定のパターンで供給された組成物２’に、粒子２１を接合するためのレーザー光を照射するレーザー光照射手段Ｍ６とを備えている。
制御部Ｍ２は、コンピューターＭ２１と、駆動制御部Ｍ２２とを有している。

コンピューターＭ２１は、内部にＣＰＵやメモリ等を備えて構成される一般的な卓上型コンピューター等である。コンピューターＭ２１は、三次元造形物１０の形状をモデルデータとしてデータ化し、それを平行な幾層もの薄い断面体にスライスして得られる断面データ（スライスデータ）を駆動制御部Ｍ２２に対して出力する。

駆動制御部Ｍ２２は、組成物供給手段（吐出手段）Ｍ３、層形成部Ｍ４、レーザー光照射手段Ｍ６等をそれぞれに駆動する制御手段として機能する。具体的には、例えば、組成物供給手段（吐出手段）Ｍ３による組成物２’の吐出パターンや吐出量、レーザー光照射手段Ｍ６によるレーザー光の照射パターンや照射量、走査速度、ステージ（昇降ステージ）Ｍ４１の下降量等を制御する。

層形成部Ｍ４は、組成物２’が供給され、接合部３（組成物２’）で構成された層１を支持するステージ（昇降ステージ）Ｍ４１と、昇降ステージＭ４１を取り囲む枠体Ｍ４５とを有している。

昇降ステージＭ４１は、先に形成された層１の上に、新たな層１を形成するのに際して、駆動制御部Ｍ２２からの指令により所定量だけ順次下降する。この昇降ステージＭ４１の下降量は、新たに形成される層１の厚さと等しくなるように設定される。

ステージＭ４１は、表面（組成物２’が付与される部位）が平坦なものである。これにより、厚さの均一性の高い層１を容易かつ確実に形成することができる。

ステージＭ４１は、高強度の材料で構成されたものであるのが好ましい。ステージＭ４１の構成材料としては、例えば、ステンレス鋼等の各種金属材料等が挙げられる。

また、ステージＭ４１の表面（組成物２’が付与される部位）には、表面処理が施されていてもよい。これにより、例えば、組成物２’の構成材料等がステージＭ４１に強固に付着してしまうことをより効果的に防止したり、ステージＭ４１の耐久性を特に優れたものとし、三次元造形物１０のより長期間にわたる安定的な生産を図ったりすることができる。ステージＭ４１の表面の表面処理に用いられる材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂等が挙げられる。

組成物供給手段（吐出手段）Ｍ３は、駆動制御部Ｍ２２からの指令により移動し、内部に収容された組成物２’が、ステージＭ４１に所定のパターンで供給されるように構成されている。

組成物供給手段（吐出手段）Ｍ３は、組成物２’を吐出するように構成されている。
組成物供給手段（吐出手段）Ｍ３としては、例えば、インクジェットヘッド、各種ディスペンサー等が挙げられるが、特に、組成物２’を液滴として吐出するものであるのが好ましい。これにより、微細なパターンで組成物２’を付与することができ、微細な構造を有する三次元造形物１０であっても、特に高い寸法精度、特に高い生産性で製造することができる。

インクジェット法による液滴吐出方式としては、例えば、ピエゾ方式や、組成物２’を加熱して発生した泡（バブル）により組成物２’を吐出させる方式等を用いることができる。

組成物供給手段（吐出手段）Ｍ３は、駆動制御部Ｍ２２からの指令により、形成すべきパターン（接合部３のパターン）、付与する組成物２’の量等が制御されている。組成物供給手段（吐出手段）Ｍ３による組成物２’の吐出パターン、吐出量等は、スライスデータに基づいて決定される。これにより、必要十分な量の組成物２’を付与することができ、所望のパターンの接合部３（接合部３を構成する各領域）を確実に形成することができ、三次元造形物１０の寸法精度等をより確実に優れたものとすることができる。

組成物供給手段（吐出手段）Ｍ３の吐出部の大きさ（ノズル径）は、特に限定されないが、１０μｍ以上１００μｍ以下であるのが好ましい。

これにより、三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとしつつ、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとすることができる。

三次元造形物製造装置Ｍ１００は、複数の組成物供給手段（吐出手段）Ｍ３を備えている。

これにより、複数種の組成物２’を組み合わせて用いることができる。より具体的には、例えば、複数種の実体部形成用組成物を用いたり、実体部形成用組成物とサポート材形成用組成物とを組み合わせて用いたりすることができる。

特に、図示の構成では、３つの組成物供給手段（吐出手段）Ｍ３として、第１の組成物供給手段（第１の吐出手段）Ｍ３Ａ、第２の組成物供給手段（第２の吐出手段）Ｍ３Ｂ、および、第３の組成物供給手段（第３の吐出手段）Ｍ３Ｃを備えている。

これにより、例えば、３種の実体部形成用組成物を用いたり、２種の実体部形成用組成物と１種のサポート材形成用組成物とを組み合わせて用いたりすること等ができる。

また、異なる組成物供給手段（吐出手段）Ｍ３から、同一種の組成物２’を供給する構成とすることにより、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとすることができる。

以下の説明では、２種の実体部形成用組成物と１種のサポート材形成用組成物とを組み合わせて用いる場合について中心的に説明する。

レーザー光照射手段Ｍ６は、組成物２’が目的の部位に接触した後に、当該組成物２’中に含まれる粒子２１を接合するためのレーザー光を照射（走査）するものである。

これにより、組成物２’中に含まれる粒子２１が接合し、接合部３を形成することができる。特に、粒子２１を含む組成物２’のパターンにレーザー光を走査することにより、組成物２’に選択的にエネルギーを付与することができ、接合部３の形成のエネルギー効率をより優れたものとすることができる。これにより、粒子２１の接合や、バインダー等の除去をより効率よく行うことができ、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとすることができる。また、エネルギー効率を優れたものとすることができるため、省エネルギーの観点からも有利である。

また、三次元造形物製造装置Ｍ１００では、異なる種類の組成物２’が付与された各領域には、互いに異なるスペクトルのレーザー光が照射されるように構成されている。より具体的には、第１の組成物供給手段（第１の吐出手段）Ｍ３Ａから供給された組成物（実体部形成用組成物）２Ａ’により形成されたパターン（領域）には、第１のレーザー光照射手段Ｍ６Ａがレーザー光を照射し、第２の組成物供給手段（第２の吐出手段）Ｍ３Ｂから供給された組成物（実体部形成用組成物）２Ｂ’により形成されたパターン（領域）には、第２のレーザー光照射手段Ｍ６Ｂがレーザー光を照射し、第３の組成物供給手段（第３の吐出手段）Ｍ３Ｃから供給された組成物（実体部形成用組成物）２Ｃ’により形成されたパターン（領域）には、第３のレーザー光照射手段Ｍ６Ｃがレーザー光を照射するように構成されている（図３８参照）。

言い換えると、三次元造形物製造装置Ｍ１００では、第１の組成物が供給された第１の領域と、第２の組成物（第１の組成物とは異なる組成物）が供給された第２の領域とで、照射されるレーザー光のスペクトルが異なるものとなるように構成されている。

これにより、各領域（第１の領域、第２の領域）に含まれる粒子の種類に応じて、適切な条件のレーザー光を照射することができ、粒子が過剰に溶融すること等による不本意な変形等を好適に防止しつつ、粒子間の接合強度を優れたものとすることができる。その結果、機械的強度および寸法精度に優れた三次元造形物を効率よく製造することができる。

特に、本実施形態では、光源から発射されたレーザー光を、組成物２’により形成された領域に直接照射するのではなく、光源から発射されたレーザー光がミラーで反射され、当該反射光が組成物２’により形成された領域に照射されるように構成されている。
これにより、例えば、三次元造形物製造装置Ｍ１００の小型化を図ることができる。

また、図示の構成では、異なる複数のレーザー光源Ｍ６１（Ｍ６１Ａ、Ｍ６１Ｂ、Ｍ６１Ｃ）とともに、ミラーとして、ダイクロイックミラーＭ６２（Ｍ６２Ａ、Ｍ６２Ｂ、Ｍ６２Ｃ）を用いている。

より具体的には、ダイクロイックミラーＭ６２Ａがレーザー光源Ｍ６１Ａから出射されたレーザー光を反射するように構成されており、ダイクロイックミラーＭ６２Ｂがレーザー光源Ｍ６１Ｂから出射されたレーザー光を反射するとともにダイクロイックミラーＭ６２Ａで反射されたレーザー光を透過するように構成されており、ダイクロイックミラーＭ６２Ｃがレーザー光源Ｍ６１Ｃから出射されたレーザー光を反射するとともにダイクロイックミラーＭ６２Ａ、Ｍ６２Ｂで反射されたレーザー光を透過するように構成されている。そして、各ダイクロイックミラーＭ６２（Ｍ６２Ａ、Ｍ６２Ｂ、Ｍ６２Ｃ）で反射されたレーザー光は、同一の光路を通るように構成されている。

これにより、例えば、異なるレーザー光源Ｍ６１（Ｍ６１Ａ、Ｍ６１Ｂ、Ｍ６１Ｃ）から出射されたレーザー光を、それぞれ、独立して照射することができるとともに、異なるレーザー光源Ｍ６１（Ｍ６１Ａ、Ｍ６１Ｂ、Ｍ６１Ｃ）から出射されたレーザー光を好適に重ねて、組成物２’により形成された領域に照射することができもできる。

これにより、第１の領域と第２の領域との境界部付近を含む層１の全体の各部位において、より好適にレーザー光のエネルギーを吸収させることができ、粒子２１をより好適に接合させることができる。その結果、三次元造形物１０の機械的強度、寸法精度をより優れたものとすることができる。
また、レーザー光の照射部位の位置合わせをより容易に行うことができる。

本発明では、三次元造形物の製造を雰囲気の組成等が管理されたチャンバー内で行うものであってもよい。これにより、例えば、不活性ガス中で接合工程を行うことができ、粒子の不本意な変性等をより効果的に防止することができる。また、例えば、反応性ガスを含む雰囲気中で接合工程を行うことにより、原料として用いる粒子の組成とは異なる組成の材料で構成された三次元造形物を好適に製造することができる。

《組成物》
次に、三次元造形物の製造に用いる組成物について説明する。

本発明の三次元造形物の製造に用いる組成物は、複数の層を積層し、三次元造形物を製造するのに用いられる組成物であって、少なくとも複数個の粒子を含むものである。

前述した実施形態では、組成物２’として、三次元造形物１０の実体部を形成するのに用いる実体部形成用組成物２Ａ’、２Ｂ’と、サポート材５の形成に用いるサポート材形成用組成物２Ｃ’とを用いている。

以下、実体部形成用組成物と、サポート材形成用組成物とに分けて説明する。
［実体部形成用組成物］
（粒子）
実体部形成用組成物は、粒子２１を複数個含むものである。

実体部形成用組成物が、粒子２１を含むものであることにより、三次元造形物１０の構成材料の選択の幅を広いものとすることができ、所望の物性、質感等を有する三次元造形物１０を好適に得ることができる。例えば、溶媒に溶解した材料を用いて三次元造形物を製造する場合、使用することのできる材料に制限があるが、粒子２１を含む実体部形成用組成物を用いることによりこのような制限を解消することができる。また、例えば、三次元造形物１０の機械的強度、靱性、耐久性等をより優れたものとすることができ、試作用途のみならず実製品として適用することができる。

実体部形成用組成物中に含まれる粒子２１の構成材料としては、例えば、金属材料、金属化合物（セラミックス等）、樹脂材料、顔料等が挙げられる。

実体部形成用組成物が粒子２１として、金属材料、セラミックス材料のうち少なくとも一方を含む材料で構成されたものを含むものであると、例えば、三次元造形物１０の質感（高級感）、機械的強度、耐久性等をより優れたものとすることができる。

特に、実体部形成用組成物中に含まれる粒子２１が金属材料を含む材料で構成されたものであると、三次元造形物１０の高級感、重量感、機械的強度、靱性等を特に優れたものとすることができる。また、粒子２１の接合のためのエネルギー（レーザー光によるエネルギー）を付与した後の放熱が効率よく進行するため、三次元造形物１０の生産性を特に優れたものとすることができる。

実体部形成用組成物中に含まれる粒子２１を構成する金属材料としては、例えば、マグネシウム、鉄、銅、コバルト、チタン、クロム、ニッケルやこれらのうち少なくとも１種を含む合金（例えば、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、ニッケル基調合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金等）等が挙げられる。

粒子２１を構成する金属化合物としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコン、酸化錫、酸化マグネシウム、チタン酸カリウム等の各種金属酸化物；水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム等の各種金属水酸化物；窒化珪素、窒化チタン、窒化アルミニウム等の各種金属窒化物；炭化珪素、炭化チタン等の各種金属炭化物；硫化亜鉛等の各種金属硫化物；炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の各種金属の炭酸塩；硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム等の各種金属の硫酸塩；ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム等の各種金属のケイ酸塩；リン酸カルシウム等の各種金属のリン酸塩；ホウ酸アルミニウム、ホウ酸マグネシウム等の各種金属のホウ酸塩や、これらの複合化物等が挙げられる。

粒子２１を構成する樹脂材料としては、例えば、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、ポリプロピレン、ポリスチレン、シンジオタクチック・ポリスチレン、ポリアセタール、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリエーテルニトリル、ポリアミド（ナイロン等）、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、液晶ポリマー、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、フッ素樹脂等が挙げられる。

実体部形成用組成物中に含まれる粒子２１を構成する顔料としては、無機顔料および有機顔料のいずれも使用することができる。

無機顔料としては、例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、酸化鉄、酸化チタン等が挙げられ、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。
前記無機顔料の中でも、好ましい白色を呈するためには、酸化チタンが好ましい。

有機顔料としては、例えば、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、アゾレーキ、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレンおよびペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料、染料キレート（例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート等）、染色レーキ（塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料等が挙げられ、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。

実体部形成用組成物中に含まれる粒子２１の形状は、特に限定されず、球状、紡錘形状、針状、筒状、鱗片状等、いかなる形状であってもよく、また、不定形のものであってもよいが、球状をなすものであるのが好ましい。

実体部形成用組成物中に含まれる粒子２１の平均粒径は、特に限定されないが、０．１μｍ以上２０μｍ以下であるのが好ましく、０．２μｍ以上１０μｍ以下であるのがより好ましい。

これにより、実体部形成用組成物中に含まれる粒子２１の流動性をより好適なものとすることができ、組成物供給工程をより円滑に行うことができるとともに、接合工程での粒子２１の接合をより好適に行うことができる。また、例えば、接合工程におけるバインダー等の除去等を効率よく除去することができ、不本意に粒子２１以外の構成材料が最終的な三次元造形物１０中に残存することをより効果的に防止することができる。このようなことから、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとしつつ、製造される三次元造形物１０の信頼性、機械的強度をより優れたものとすることができ、製造される三次元造形物１０における不本意な凹凸の発生等をより効果的に防止し、三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。

なお、本発明において、平均粒径とは、体積基準の平均粒径を言い、例えば、サンプルをメタノールに添加し、超音波分散器で３分間分散した分散液をコールターカウンター法粒度分布測定器（ＣＯＵＬＴＥＲ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＩＮＳ製ＴＡ−ＩＩ型）にて、５０μｍのアパチャーを用いて測定することにより求めることができる。

実体部形成用組成物中に含まれる粒子２１のＤｍａｘは、０．２μｍ以上２５μｍ以下であるのが好ましく、０．４μｍ以上１５μｍ以下であるのがより好ましい。

これにより、実体部形成用組成物の流動性をより好適なものとすることができ、組成物供給工程をより円滑に行うことができるとともに、接合工程での粒子２１の接合をより好適に行うことができる。その結果、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとしつつ、製造される三次元造形物１０の機械的強度をより優れたものとすることができ、製造される三次元造形物１０における不本意な凹凸の発生等をより効果的に防止し、三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。

実体部形成用組成物中における粒子２１の含有率は、５０質量％以上９９質量％以下であるのが好ましく、５５質量％以上９８質量％以下であるのがより好ましい。

これにより、実体部形成用組成物の取扱いのし易さをより優れたものとしつつ、三次元造形物１０の製造過程において除去される成分の量をより少ないものとすることができ、三次元造形物１０の生産性、生産コスト、省資源の観点等から特に有利である。また、最終的に得られる三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。

なお、粒子２１は、三次元造形物１０の製造過程（例えば、接合工程等）において、化学反応（例えば、酸化反応等）をする材料で構成されたものであり、実体部形成用組成物中に含まれる粒子２１の組成と、最終的な三次元造形物１０の構成材料とで、組成が異なっていてもよい。
なお、実体部形成用組成物は、２種以上の粒子を含むものであってもよい。

（バインダー）
実体部形成用組成物は、粒子２１に加え、さらにバインダーを含むものであってもよい。

これにより、例えば、実体部形成用組成物を用いて形成されたパターン（領域）の不本意な変形をより効果的に防止することができる。その結果、三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。また、三次元造形物１０中における空隙率（空孔率）、三次元造形物１０の密度等の調整を好適に行うことができる。

バインダーとしては、接合工程に供される前の実体部形成用組成物（パターン（領域））中において粒子２１を仮固定する機能を有するものであればよく、例えば、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂等の各種樹脂材料等を用いることができるが、硬化性樹脂を含むのが好ましい。

これにより、例えば、吐出された実体部形成用組成物に対して接合工程の前のタイミング（例えば、実体部形成用組成物の吐出後であって当該実体部形成用組成物が目的の部位（被着体）に接触する前（着弾前）のタイミングや、吐出された実体部形成用組成物が目的の部位（被着体）に接触（着弾）した後のタイミング）で硬化処理を施すことにより、実体部形成用組成物の流動性をより効果的に低下させ、より複雑な形状のパターン（領域）や、微細な構造を有するパターン（領域）等を好適に形成することができる。したがって、複雑な形状や微細な構造を有する三次元造形物１０であってもより好適に製造することができる。また、実体部形成用組成物が目的の部位（被着体）に接触した状態での粘度（硬化性樹脂が硬化した状態での実体部形成用組成物の粘度）を大きいものとしつつ、吐出時における実体部形成用組成物の粘度を低いものとすることができるため、実体部形成用組成物の吐出性、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとすることができる。
なお、硬化処理は、紫外線等のエネルギー線の照射により行うことができる。

以下、バインダーとして硬化性樹脂を含む場合について代表的に説明する。
硬化性樹脂としては、例えば、各種熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等を好適に用いることができる。

硬化性樹脂（重合性化合物）としては、例えば、各種モノマー、各種オリゴマー（ダイマー、トリマー等を含む）、プレポリマー等を用いることができるが、実体部形成用組成物は、硬化性樹脂（重合性化合物）として、少なくともモノマー成分を含むものであるのが好ましい。モノマーは、オリゴマー成分等に比べて、一般に、低粘度の成分であるため、硬化性樹脂（重合性化合物）の吐出安定性をより優れたものとする上で有利である。

硬化性樹脂（重合性化合物）としては、エネルギー線の照射により、重合開始剤から生じるラジカル種またはカチオン種等により、付加重合または開環重合が開始され、重合体を生じるものが好ましく使用される。付加重合の重合様式として、ラジカル、カチオン、アニオン、メタセシス、配位重合が挙げられる。また、開環重合の重合様式として、カチオン、アニオン、ラジカル、メタセシス、配位重合が挙げられる。

付加重合性化合物としては、例えば、少なくとも１個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物等が挙げられる。付加重合性化合物として、末端エチレン性不飽和結合を少なくとも１個、好ましくは２個以上有する化合物が好ましく使用できる。

エチレン性不飽和重合性化合物は、単官能の重合性化合物および多官能の重合性化合物、またはそれらの混合物の化学的形態をもつ。単官能の重合性化合物としては、例えば、不飽和カルボン酸（例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸等）や、そのエステル類、アミド類等が挙げられる。多官能の重合性化合物としては、不飽和カルボン酸と脂肪族の多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族の多価アミン化合物とのアミド類が用いられる。

また、ヒドロキシル基や、アミノ基、メルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステルまたはアミド類とイソシアネート類、エポキシ類との付加反応物、カルボン酸との脱水縮合反応物等も使用できる。また、イソシアネート基やエポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステルまたはアミド類と、アルコール類、アミン類およびチオール類との付加反応物、さらに、ハロゲン基やトシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステルまたはアミド類と、アルコール類、アミン類またはチオール類との置換反応物も使用できる。

不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステルであるラジカル重合性化合物の具体例としては、例えば、（メタ）アクリル酸エステルが代表的であり、単官能のもの、多官能のもののいずれも用いることができる。

本発明において、エポキシ基、オキセタン基等の環状エーテル基を分子内に１つ以上有するカチオン開環重合性の化合物を硬化性樹脂（重合性化合物）として好適に用いることができる。

カチオン重合性化合物としては、例えば、開環重合性基を含む硬化性化合物等が挙げられ、中でも、ヘテロ環状基含有硬化性化合物が特に好ましい。このような硬化性化合物としては、例えば、エポキシ誘導体、オキセタン誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、環状ラクトン誘導体、環状カーボネート誘導体、オキサゾリン誘導体などの環状イミノエーテル類、ビニルエーテル類等が挙げられ、中でも、エポキシ誘導体、オキセタン誘導体、ビニルエーテル類が好ましい。

実体部形成用組成物は、硬化性樹脂（重合性化合物）として、モノマー以外に、オリゴマー（ダイマー、トリマー等を含む）、プレポリマー等を含むものであってもよい。オリゴマー、プレポリマーとしては、例えば、上述したようなモノマーを構成成分としたものを用いることができる。

実体部形成用組成物中において、バインダーは、いかなる形態で含まれるものであってもよいが、液状（例えば、溶融状態、溶解状態等）をなすものであるのが好ましい。すなわち、分散媒２２の構成成分として含まれているのが好ましい。

これにより、バインダーは、粒子２１を分散する分散媒２２として機能することができ、実体部形成用組成物の吐出性をより優れたものとすることができる。また、接合工程に際してバインダーが粒子２１を好適に被覆することができ、接合工程での実体部形成用組成物を用いて形成されたパターン（領域）の形状の安定性をより優れたものとすることができ、三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。

実体部形成用組成物中におけるバインダーの含有率は、０．５質量％以上４８質量％以下であるのが好ましく、１質量％以上４３質量％以下であるのがより好ましい。

これにより、組成物供給工程での実体部形成用組成物の流動性をより適切なものとしつつ、バインダーによる粒子２１の仮固定の機能がより効果的に発揮される。また、接合工程でのバインダーの除去をより確実に行うことができる。このようなことから、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとしつつ、製造される三次元造形物１０の寸法精度、信頼性をより優れたものとすることができる。

（溶剤）
実体部形成用組成物は、揮発性の溶剤を含むものであってもよい。

これにより、実体部形成用組成物の粘度調整を好適に行うことができ、実体部形成用組成物の吐出安定性をより優れたものとすることができる。また、溶剤は、実体部形成用組成物において、粒子２１を分散させる分散媒２２として機能することができ、実体部形成用組成物の分散状態をより良好なものとすることができる。また、揮発性の溶剤は、三次元造形物１０の製造過程において効率よく除去することができるため、最終的に得られる三次元造形物１０中に、不本意に残存することによる弊害の発生を効果的に防止することができる。

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、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。

実体部形成用組成物が金属材料で構成された粒子２１を含むものである場合、溶剤としては、非プロトン性溶剤を用いるのが好ましい。これにより、粒子２１の構成材料の不本意な酸化反応等を効果的に防止することができる。

実体部形成用組成物中における溶剤の含有量は、０．５質量％以上３０質量％以下であるのが好ましく、１質量％以上２５質量％以下であるのがより好ましい。

これにより、実体部形成用組成物の取扱いのし易さをより優れたものとしつつ、三次元造形物１０の製造過程において除去される成分の量をより少ないものとすることができ、三次元造形物１０の生産性、生産コスト、省資源の観点等から特に有利である。また、最終的に得られる三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。

（その他の成分）
また、実体部形成用組成物は、前述した以外の成分を含むものであってもよい。このような成分としては、例えば、重合開始剤；分散剤；界面活性剤；増粘剤；凝集防止剤；消泡剤；スリップ剤（レベリング剤）；染料；重合禁止剤；重合促進剤；浸透促進剤；湿潤剤（保湿剤）；定着剤；防黴剤；防腐剤；酸化防止剤；紫外線吸収剤；キレート剤；ｐＨ調整剤等が挙げられる。

重合開始剤としては、例えば、ラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤を使用することができるが、ラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。ラジカル重合開始剤は、紫外線領域に吸収ピークを有していることが好ましい。

ラジカル重合開始剤としては、例えば、芳香族ケトン類、アシルホスフィンオキサイド化合物、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物（チオキサントン化合物、チオフェニル基含有化合物等）、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、アルキルアミン化合物等が挙げられる。

実体部形成用組成物が重合開始剤を含むものである場合、実体部形成用組成物中において、重合開始剤は、いかなる形態で含まれるものであってもよいが、液状（例えば、溶融状態、溶解状態等）をなすものであるのが好ましい。すなわち、分散媒２２の構成成分として含まれているのが好ましい。

これにより、重合開始剤は、粒子２１を分散する分散媒２２として機能することができ、実体部形成用組成物の吐出性をより優れたものとすることができる。また、接合工程に際してバインダー（硬化性樹脂）の硬化物が粒子２１を好適に被覆することができ、接合工程での実体部形成用組成物を用いて形成されたパターン（領域）の形状の安定性をより優れたものとすることができ、三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。

実体部形成用組成物中における重合開始剤の含有量は、０．５質量％以上１０質量％以下であるのが好ましい。

これにより、組成物供給工程での実体部形成用組成物の流動性をより適切なものとしつつ、バインダー（硬化性樹脂の硬化物）による粒子２１の仮固定の機能がより効果的に発揮される。また、接合工程でのバインダーの除去をより確実に行うことができる。このようなことから、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとしつつ、製造される三次元造形物１０の寸法精度、信頼性をより優れたものとすることができる。

［サポート材形成用組成物］
次に、サポート材形成用組成物について説明する。
サポート材形成用組成物２Ｃ’は、サポート材５の形成に用いられる組成物である。

（粒子）
サポート材形成用組成物２Ｃ’は、粒子２１Ｃを複数個含むものである。

これにより、形成すべきサポート材５が微細な形状を有するもの等である場合であっても、サポート材５を高い寸法精度で、効率よく形成することができる。

サポート材形成用組成物２Ｃ’を構成する粒子２１Ｃの構成材料としては、例えば、金属材料、金属化合物（セラミックス等）、樹脂材料、顔料等が挙げられる。

ただし、サポート材形成用組成物２Ｃ’を構成する粒子２１Ｃは、実体部形成用組成物を構成する粒子２１よりも高融点の材料で構成されたものであるのが好ましい。

粒子２１Ｃの形状は、特に限定されず、球状、紡錘形状、針状、筒状、鱗片状等、いかなる形状であってもよく、また、不定形のものであってもよいが、球状をなすものであるのが好ましい。

粒子２１Ｃの平均粒径は、特に限定されないが、０．１μｍ以上２０μｍ以下であるのが好ましく、０．２μｍ以上１０μｍ以下であるのがより好ましい。

これにより、サポート材形成用組成物２Ｃ’の流動性をより好適なものとすることができ、サポート材形成用組成物２Ｃ’の供給をより円滑に行うことができるとともに、接合工程での粒子２１Ｃの接合をより好適に行うことができる。このようなことから、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとしつつ、製造される三次元造形物１０における不本意な凹凸の発生等をより効果的に防止し、三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。

粒子２１ＣのＤｍａｘは、０．２μｍ以上２５μｍ以下であるのが好ましく、０．４μｍ以上１５μｍ以下であるのがより好ましい。

これにより、サポート材形成用組成物２Ｃ’の流動性をより好適なものとすることができ、サポート材形成用組成物２Ｃ’の供給をより円滑に行うことができるとともに、接合工程での粒子２１Ｃの接合をより好適に行うことができる。その結果、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとしつつ、製造される三次元造形物１０における不本意な凹凸の発生等をより効果的に防止し、三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。

サポート材形成用組成物２Ｃ’中における粒子２１Ｃの含有率は、５０質量％以上９９質量％以下であるのが好ましく、５５質量％以上９８質量％以下であるのがより好ましい。

これにより、サポート材形成用組成物２Ｃ’の取扱いのし易さをより優れたものとしつつ、三次元造形物１０の製造過程において除去される成分の量をより少ないものとすることができ、三次元造形物１０の生産性、生産コスト、省資源の観点等から特に有利である。また、最終的に得られる三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。

なお、サポート材形成用組成物２Ｃ’は、２種以上の粒子２１Ｃを含むものであってもよい。

（バインダー）
サポート材形成用組成物２Ｃ’は、粒子２１Ｃに加え、さらにバインダーを含むものであってもよい。

これにより、例えば、サポート材形成用組成物２Ｃ’を用いて形成されたサポート材５の不本意な変形をより効果的に防止することができる。その結果、三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。

バインダーとしては、接合工程に供される前のサポート材形成用組成物２Ｃ’中において粒子２１Ｃを仮固定する機能を有するものであればよく、例えば、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂等の各種樹脂材料等を用いることができるが、硬化性樹脂を含むのが好ましい。

これにより、例えば、吐出されたサポート材形成用組成物２Ｃ’に対して接合工程の前のタイミング（例えば、サポート材形成用組成物２Ｃ’の吐出後であって当該サポート材形成用組成物２Ｃ’が目的の部位（被着体）に接触する前（着弾前）のタイミングや、吐出されたサポート材形成用組成物２Ｃ’が目的の部位（被着体）に接触（着弾）した後のタイミング）で硬化処理を施すことにより、サポート材形成用組成物２Ｃ’の流動性をより効果的に低下させ、より複雑なパターンや、微細な構造を有するパターン等を好適に形成することができる。したがって、複雑な形状や微細な構造を有する三次元造形物１０であってもより好適に製造することができる。また、サポート材形成用組成物２Ｃ’が目的の部位（被着体）に接触した状態での粘度（硬化性樹脂が硬化した状態でのサポート材形成用組成物２Ｃ’の粘度）を大きいものとしつつ、吐出時におけるサポート材形成用組成物２Ｃ’の粘度を低いものとすることができるため、サポート材形成用組成物２Ｃ’の吐出性、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとすることができる。
なお、硬化処理は、紫外線等のエネルギー線の照射により行うことができる。

サポート材形成用組成物２Ｃ’が硬化性樹脂を含むものである場合、当該硬化性樹脂としては、例えば、実体部形成用組成物の構成成分として説明したもの等を用いることができる。

なお、実体部形成用組成物中に含まれる硬化性樹脂と、サポート材形成用組成物２Ｃ’中に含まれる硬化性樹脂とは、同一の条件（例えば、同一の組成等）のものであってもよいし、異なる条件のものであってもよい。

サポート材形成用組成物２Ｃ’中におけるバインダーの含有率は、０．５質量％以上４８質量％以下であるのが好ましく、１質量％以上４３質量％以下であるのがより好ましい。

これにより、サポート材形成用組成物２Ｃ’の供給時におけるサポート材形成用組成物２Ｃ’の流動性をより適切なものとしつつ、バインダーによる粒子２１Ｃの仮固定の機能がより効果的に発揮される。また、接合工程でのバインダーの除去をより確実に行うことができる。このようなことから、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとしつつ、製造される三次元造形物１０の寸法精度、信頼性をより優れたものとすることができる。

（溶剤）
サポート材形成用組成物２Ｃ’は、揮発性の溶剤を含むものであってもよい。

これにより、サポート材形成用組成物２Ｃ’の粘度調整を好適に行うことができ、サポート材形成用組成物２Ｃ’の吐出安定性をより優れたものとすることができる。また、溶剤は、サポート材形成用組成物２Ｃ’において、粒子２１Ｃを分散させる分散媒２２Ｃとして機能することができ、サポート材形成用組成物２Ｃ’の分散状態をより良好なものとすることができる。

サポート材形成用組成物２Ｃ’が溶剤を含むものである場合、当該溶剤としては、例えば、実体部形成用組成物の構成成分として説明したもの等を用いることができる。

なお、実体部形成用組成物中に含まれる溶剤と、サポート材形成用組成物２Ｃ’中に含まれる溶剤とは、同一の条件（例えば、同一の組成等）のものであってもよいし、異なる条件のものであってもよい。

サポート材形成用組成物２Ｃ’中における溶剤の含有量は、０．５質量％以上３０質量％以下であるのが好ましく、１質量％以上２５質量％以下であるのがより好ましい。

これにより、サポート材形成用組成物２Ｃ’の取扱いのし易さをより優れたものとしつつ、三次元造形物１０の製造過程において除去される成分の量をより少ないものとすることができ、三次元造形物１０の生産性、生産コスト、省資源の観点等から特に有利である。また、最終的に得られる三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。

（その他の成分）
また、サポート材形成用組成物２Ｃ’は、前述した以外の成分を含むものであってもよい。このような成分としては、例えば、重合開始剤；分散剤；界面活性剤；増粘剤；凝集防止剤；消泡剤；スリップ剤（レベリング剤）；染料；重合禁止剤；重合促進剤；浸透促進剤；湿潤剤（保湿剤）；定着剤；防黴剤；防腐剤；酸化防止剤；紫外線吸収剤；キレート剤；ｐＨ調整剤等が挙げられる。

サポート材形成用組成物２Ｃ’が重合開始剤を含むものである場合、サポート材形成用組成物２Ｃ’中において、重合開始剤は、いかなる形態で含まれるものであってもよいが、液状（例えば、溶融状態、溶解状態等）をなすものであるのが好ましい。すなわち、分散媒２２Ｃの構成成分として含まれているのが好ましい。

これにより、重合開始剤は、粒子２１Ｃを分散する分散媒２２Ｃとして機能することができ、サポート材形成用組成物２Ｃ’の吐出性をより優れたものとすることができる。また、接合工程に際してバインダー（硬化性樹脂）の硬化物が粒子２１Ｃを好適に被覆することができ、接合工程を行う際におけるパターンの形状の安定性をより優れたものとすることができ、三次元造形物１０の寸法精度をより優れたものとすることができる。

サポート材形成用組成物２Ｃ’中における重合開始剤の含有量は、０．５質量％以上１０質量％以下であるのが好ましい。

これにより、サポート材形成用組成物２Ｃ’の供給時におけるサポート材形成用組成物２Ｃ’の流動性をより適切なものとしつつ、バインダー（硬化性樹脂の硬化物）による粒子２１Ｃの仮固定の機能がより効果的に発揮される。また、接合工程でのバインダーの除去をより確実に行うことができる。このようなことから、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとしつつ、製造される三次元造形物１０の寸法精度、信頼性をより優れたものとすることができる。

また、互いに異なる組成物（第１の組成物および第２の組成物）中に含まれる粒子（第１の粒子および第２の粒子）について、以下のような条件を満足するのが好ましい。

すなわち、第１の粒子が、金属で構成されたものであり、かつ、第２の粒子がセラミックスで構成されたものであるのが好ましい。

これらの物質は、物性が大きく異なるものであり、これらを組み合わせて用いることにより、例えば、三次元造形物１０をこれらの複合材料で構成されたものとして得ることができ、三次元造形物１０全体として優れた特性を発揮することができる。また、これらの物質は、互いに、光の吸収スペクトルが大きく異なるものであり、単一種のレーザー光を用いて粒子の接合を行おうとした場合に、十分な接合強度が得られなかったり、寸法精度が低下する等の問題が特に顕著に発生していた。これに対し、本発明では、このように光の吸収スペクトルが大きく異なる材料を組み合わせて用いる場合であっても、各領域において、不本意な変形を防止しつつ、十分な接合強度を得ることができる。すなわち、上記のような材料で構成された粒子を組み合わせて用いる場合に、本発明による効果がより顕著に発揮される。

中でも、第１の粒子が、マグネシウム、鉄、銅、コバルト、チタン、クロム、アルミニウム、マルエージング鋼、ステンレス鋼、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、マグネシウム合金およびコバルトクロム合金よりなる群から選択される少なくとも１種を含むものであり、第２の粒子が、アルミナおよびシリカよりなる群から選択される少なくとも１種を含むものであるのが好ましい。
これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。

《三次元造形物》
本発明の三次元造形物は、前述したような本発明の三次元造形物の製造方法、三次元造形物製造装置を用いて製造することができる。

これにより、機械的強度および寸法精度に優れた三次元造形物を提供することができる。また、前述したような製造方法、製造装置によれば、様々な組成の粒子を用いることができるため、三次元造形物の構成材料の選択の幅を広いものとすることができ、三次元造形物を所望の物性、質感等を有するものとすることができる。

本発明の三次元造形物の用途は、特に限定されないが、例えば、人形、フィギュア等の鑑賞物・展示物；インプラント等の医療機器等が挙げられる。

また、本発明の三次元造形物は、プロトタイプ、量産品、オーダーメード品のいずれに適用されるものであってもよい。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。

例えば、本発明の三次元造形物製造装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。

例えば、本発明の三次元造形物製造装置は、図示しない加熱手段や減圧手段を備えていてもよい。これにより、例えば、吐出された組成物（実体部形成用組成物、サポート材形成用組成物）から溶剤を効率よく除去することができ、三次元造形物の生産性を特に優れたものとすることができる。

また、本発明の三次元造形物製造装置は、吐出される組成物を加熱する加熱手段を備えるものであってもよい。これにより、組成物の粘度を低下させ、吐出性をより優れたものとすることができる。また、吐出前の組成物を加熱しておくことにより、吐出後の組成物が冷却され、吐出後の組成物の粘度を大きいものとし、組成物により形成されるパターンの形状の安定性をより大きいものとすることができる。これにより、三次元造形物の生産性および寸法精度を、より高いレベルで両立することができる。

また、本発明の三次元造形物製造装置は、図示しない冷却手段を備えていてもよい。これにより、例えば、粒子の接合の後に層を速やかに冷却することができ、後の工程を好適に行うことができる。その結果、三次元造形物の生産性、寸法精度、信頼性等を特に優れたものとすることができる。

また、前述した実施形態では、ステージの表面に直接層を形成する場合について代表的に説明したが、例えば、ステージ上に造形プレートを配置し、当該造形プレート上に層を積層して三次元造形物を製造してもよい。このような場合、三次元造形物の製造過程においては、造形プレートと最下層を構成する粒子とを接合させ、その後、後処理で目的とする三次元造形物から造形プレートを除去してもよい。これにより、例えば、複数の層を積層していく過程での層（積層体）の反りの発生をより効果的に防止することができ、最終的に得られる三次元造形物の寸法精度をより優れたものとすることができる。

また、前述した実施形態では、層の各部位を、いずれも、複数個の粒子を含む組成物を用いて形成する場合について代表的に説明したが、本発明では、複数個の粒子を含む組成物を少なくとも２種類用いればよく、例えば、２種以上の前記組成物（複数個の粒子を含む組成物）に加え、粒子を含まない組成物を用いてもよい。よく具体的には、例えば、サポート材の少なくとも一部を、粒子を含まない組成物を用いて形成してもよい。

また、前述した実施形態では、各層の形成において、複数種の組成物を用いる場合について代表的に説明したが、三次元造形物全体の製造において、複数種の組成物（複数個の粒子を含む組成物）を用いればよく、例えば、積層体を構成する少なくとも一部の層を、単一種の組成物のみを用いて形成してもよい。より具体的には、例えば、積層体は、複数種の組成物のうち第１の組成物のみを用いて形成される層と、第２の組成物のみを用いて形成される層とを備えるものであってもよい。

また、前述した実施形態では、全ての層に接合部を形成するものと有するものとして説明したが、接合部が形成されない層を有していてもよい。例えば、ステージとの接触面（ステージの直上）に、接合部が形成されない層を形成し、当該層を犠牲層として機能させてもよい。また、サポート材の少なくとも一部を粒子が接合されていないものとして形成してもよい。

また、本発明の三次元造形物の製造方法においては、工程・処理の順番は、前述したものに限定されず、その少なくとも一部を入れ替えて行ってもよい。例えば、前述した第２、第３実施形態では、サポート材形成用組成物供給工程を、実体部形成用組成物供給工程の後に行う場合について代表的に説明したが、サポート材形成用組成物供給工程は、例えば、接合工程の後に行うものであってもよい。

また、本発明の製造方法においては、必要に応じて、前処理工程、中間処理工程、後処理工程を行ってもよい。

前処理工程としては、例えば、ステージの清掃工程等が挙げられる。
後処理工程としては、例えば、洗浄工程、バリ取り等を行う形状調整工程、着色工程、被覆層形成工程、粒子の接合強度を向上させるための熱処理工程等が挙げられる。

また、組成物がバインダーを含むものである場合、バインダー除去工程を、接合工程とは別の工程としてさらに有していてもよい。

また、前述する実施形態においては、異なる複数種のレーザー光を重ねて照射する場合においては、ダイクロイックミラーを用いて、複数の光源から照射されたレーザー光を進行方向が揃った状態となるように重ね合わせた状態（合成した状態）で、目的の部位に向けて照射する場合について代表的に説明したが、例えば、ダイクロイックミラーを用いることなく、異なる方向から照射されたレーザー光を目的の部位で重ね合わせてもよい。

また、前述した実施形態では、組成物を所定のパターンで供給し、形成されたパターンに対してレーザー光を照射する場合について中心的に説明したが、例えば、組成物を供給しつつ、レーザー光を照射してもよい。すなわち、組成物供給工程と接合工程とを同時進行的に行ってもよい。

また、前述した実施形態では、組成物の供給と、組成物の接合とを、互いに独立した部材を用いて行うものとして説明したが、例えば、図３９に示すように、組成物の供給と、レーザー光の照射とを単一の部材（一体化した部材）を用いて行ってもよい。

図３９に示す構成では、三次元造形物製造装置Ｍ１００は、ノズル状の組成物供給部（組成物供給手段）Ｍ７１とレーザー光照射部（レーザー光照射手段）Ｍ７２とが一体化した部材Ｍ７を備えている。

このような三次元造形物製造装置Ｍ１００においては、例えば、前述したような液滴吐出法だけでなく、気流によっても、組成物２’を好適に供給（噴射）することができる。

図３９に示す三次元造形物製造装置Ｍ１００では、レーザー光照射部（レーザー光照射手段）Ｍ７２は円柱状の導光路を有しており、その外周を取り囲むように筒状の組成物供給部Ｍ７１が設けられている。

組成物供給部Ｍ７１は、複数種の組成物２’をそれぞれ貯蔵する複数の組成物貯蔵部（図示せず）に接続されており、異なる流入口Ｍ７１１、Ｍ７１２から、互いに異なる組成物２’が供給されるように構成されている。また、レーザー光照射部Ｍ７２は、複数種のレーザー光源（図示せず）に接続されている。

そして、所定の組成物２’を供給すべき部位（接合部を形成すべき部位）に応じて、当該所定の組成物２’を選択して付与するとともに、所定のスペクトルのレーザー光を当該部位に照射するように構成されている。

このような三次元造形物製造装置Ｍ１００を用いることにより、三次元造形物１０の生産性をより優れたものとすることができる。

また、このような構成とすることにより、例えば、組成物２’が、粒子を分散する液状の分散媒を含まない場合や組成物２’中における液状の分散媒の含有率が少ない場合であっても、組成物２’を目的の部位に好適に供給することができ、その後、速やかに粒子の接合を行うことができるため、三次元造形物の寸法精度をより高いものとすることができる。

また、前述した実施形態では、複数種の組成物をいずれも、液滴吐出により所望のパターンで吐出する場合について中心的に説明したが、本発明においては、少なくとも１種の組成物を、液滴吐出以外の方法により付与してもよい。例えば、ホッパー等から供給された粉体またはペーストとしての組成物を、スキージー、ローラー等の平坦化手段により平坦化しつつ所定の領域を形成してもよい。このような方法を用いた場合でも、例えば、供給された組成物の一部に対してレーザー光を照射することにより、所望のパターンの接合部を形成することができる。より具体的には、例えば、第１の粒子を含む第１の組成物を用いる第１の領域に対応する開口部が形成されたマスクをステージＭ４１上に配置し、開口部内にスキージーで第１の組成物を供給し層を形成する。次いで、マスクを取り外し、第２の組成物を用いる第２の領域に同様にスキージーで第２の組成物を供給し層を形成する。そして、供給された組成物の一部に対してレーザー光を照射する。なお、第１の組成物を供給し層を形成後、粒子が容易に移動しないように加熱処理を行ってもよい。

また、前述した実施形態では、三次元造形物の実体部を、１種類の組成物または２種類の組成物を用いて形成する場合について代表的に説明したが、本発明においては、三次元造形物の実体部の形成に、３種類以上の組成物を用いてもよい。

また、前述した実施形態では、サポート材を形成する場合において、当該サポート材の形成に１種類の組成物を用いる場合について代表的に説明したが、本発明においては、サポート材の形成に、２種類以上の組成物を用いてもよい。

１０…三次元造形物、１…層、２’…組成物、２Ａ’…組成物（実体部形成用組成物）、２Ｂ’…組成物（実体部形成用組成物）、２Ｃ’…組成物（サポート材形成用組成物）、２１…粒子（分散質）、２１Ａ…粒子（分散質）、２１Ｂ…粒子（分散質）、２１Ｃ…粒子（分散質）、２２…分散媒、２２Ａ…分散媒、２２Ｂ…分散媒、２２Ｃ…分散媒、２Ａ…領域、２Ｂ…領域、２Ｃ…領域、３…接合部、３Ａ…領域、３Ｂ…領域、３Ｃ…領域、５…サポート材（支持部）、Ｍ１００…三次元造形物製造装置、Ｍ２…制御部、Ｍ２１…コンピューター、Ｍ２２…駆動制御部、Ｍ３…組成物供給手段（吐出手段）、Ｍ３Ａ…第１の組成物供給手段（第１の吐出手段）、Ｍ３Ｂ…第２の組成物供給手段（第２の吐出手段）、Ｍ３Ｃ…第３の組成物供給手段（第３の吐出手段）、Ｍ４…層形成部、Ｍ４１…ステージ（昇降ステージ、支持体）、Ｍ４５…枠体、Ｍ６…レーザー光照射手段、Ｍ６Ａ…第１のレーザー光照射手段、Ｍ６Ｂ…第２のレーザー光照射手段、Ｍ６Ｃ…第３のレーザー光照射手段、Ｍ６１、Ｍ６１Ａ、Ｍ６１Ｂ、Ｍ６１Ｃ…レーザー光源、Ｍ６２、Ｍ６２Ａ、Ｍ６２Ｂ、Ｍ６２Ｃ…ダイクロイックミラー、Ｍ７…部材、Ｍ７１…組成物供給部（組成物供給手段）、Ｍ７１１、Ｍ７１２…流入口、Ｍ７２…レーザー光照射部（レーザー光照射手段）

Claims (8)

1. 所定のパターンで形成された層を積層し、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、
   複数個の粒子を含む組成物を所定の部位に供給する組成物供給工程と、
   レーザー光の照射により、前記粒子を接合させる接合工程と、
   を含む一連の工程を繰り返し行い、
   前記組成物供給工程は、前記組成物として第１の粒子を含む第１の組成物を用いて第１の領域を形成する工程と、前記組成物として第１の粒子とは異なる第２の粒子を含む第２の組成物を用いて第２の領域を形成する工程とを、有し、
   前記第１の領域における前記粒子の接合と、前記第２の領域における前記粒子の接合とで、異なるスペクトルのレーザー光を照射することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
2. 前記第１の領域の一部および前記第２の領域の一部を含み、かつ、前記第１の領域と前記第２の領域との境界部を含む領域について、異なる複数種の前記レーザー光を重ねて照射する請求項１に記載の三次元造形物の製造方法。
3. 前記第１の組成物、前記第２の組成物のうちの少なくとも一方は、前記粒子を分散させる溶剤を含むものである請求項１または２に記載の三次元造形物の製造方法。
4. 前記一連の工程において、前記組成物供給工程と前記接合工程との間に、前記溶剤を除去する溶剤除去工程を有する請求項３に記載の三次元造形物の製造方法。
5. 前記第１の粒子は、マグネシウム、鉄、銅、コバルト、チタン、クロム、アルミニウム、マルエージング鋼、ステンレス鋼、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、マグネシウム合金およびコバルトクロム合金よりなる群から選択される少なくとも１種を含むものであり、
   前記第２の粒子は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、炭化珪素および窒化珪素よりなる群から選択される少なくとも１種を含むものである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法。
6. 前記第１の粒子の接合は、最大ピーク波長が０．５μｍ以上２．０μｍ以下のレーザー光を用いて行い、
   前記第２の粒子の接合は、最大ピーク波長が７．０μｍ以上１５μｍ以下のレーザー光を用いて行う請求項１ないし５のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法。
7. 複数個の粒子を含む組成物を所定の部位に供給する組成物供給手段と、前記組成物に対し、レーザー光を照射するレーザー光照射手段とを備える三次元造形物製造装置であって、
   前記組成物供給手段として、複数個の第１の粒子を含む第１の組成物を所定の部位に供給する第１の組成物供給手段と、複数個の第２の粒子を含む第２の組成物を所定の部位に供給する第２の組成物供給手段とを備え、
   前記第１の組成物が供給された第１の領域と、前記第２の組成物が供給された第２の領域とで、照射されるレーザー光のスペクトルが異なるものとなるように構成されていることを特徴とする三次元造形物製造装置。
8. 請求項７に記載の三次元造形物製造装置を用いて製造されたものであることを特徴とする三次元造形物。

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