JP2017504468A - インクジェットにより３ｄ物体をプリンティングする方法及びシステム - Google Patents

Abstract

３Ｄ（３次元）インクジェットプリンティングは、プリンティング中にキャリア液を蒸発させる一方、少なくとも分散剤の一部はプリンティングされた層に残留させ、第１の層の焼結及び／又は第２の層のプリンティングの前に第１の層の分散剤を蒸発させ、水平ローラを用いてプリンティングされた物体の上部層を平らにし、そして、物体の層をプリンティングし、ここで、各層は物体部とサポート部の両方を有し、特に負の角度及び鋳型のためのサポートを有する物体となる。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、一般的には３Ｄ（３次元）プリンティングに関する。

３Ｄ（３次元）プリンティング市場は急速に成熟してきている（２０１４）。３Ｄプリンティング又は付加製造（ＡＭ）とは、一連の素材の層をコンピュータ制御の下で積み重ねる、付加製造過程を介して、主として３Ｄモデル又は他の電子データソースからほとんどすべての形状の３Ｄ物体を作る種々の製造過程である。３Ｄプリンターは、一種の産業用ロボットである。

従来の製造過程には、感光性樹脂を加工するＵＶレーザを採用するステレオリソグラフィー、感光性樹脂を加工するＵＶランプを用いるインクジェットプリンター、（選択的レーザ焼結及び直接的金属レーザ焼結のような）金属焼結、プラスチック押出し成形技術、及び、パウダーへの液状のバインダーの堆積が含まれる。

３Ｄプリンティングは、製品開発、データの可視化、素早い試作化、専門分野における製作、及び製造（個別受注生産、大量生産、分散製造）のような分野に応用される。使用分野は、建築、構造（ＡＥＣ）、工業デザイン、自動車、航空宇宙産業、エンジニアリング、歯科及び医療産業、生物工学（ヒト組織補填）、ファッション、履物、宝石類、メガネ類、教育、地理情報システム、食品、及び多くの他の分野、を含んで多岐にわたる。

本実施形態による教示では、
（ａ）少なくとも１つのインクで第１の層をプリンティングするステップであって、前記少なくとも１つのインクは、
（ｉ）キャリア沸点温度（Ｔ１）を有するキャリア、
（ｉｉ）分散剤沸点温度（Ｔ２）を有する分散剤、及び
（ｉｉｉ）微粒子焼結温度（Ｔ３）を有する微粒子、
を含むことを特徴とするステップと、
（ｂ）前記プリンティングの期間、前記第１の層（ＴＬ）を所定の温度範囲に保持するステップと、
（ｃ）前記所定の温度範囲は、前記キャリア沸点温度の下限（［Ｔ１］）より高く、前記分散剤沸点温度の上限（［Ｔ２］）より低い（［Ｔ１］＜ＴＬ＜［Ｔ２］）ので、前記分散剤を前記第１の層に残しながら前記キャリアを蒸発させるステップと、
を含む物体のプリンティング方法が提供される。

本実施形態による教示では、
（ａ）少なくとも１つのインクで第１の層をプリンティングするステップであって、前記少なくとも１つのインクは、
（ｉ）キャリア沸点温度（Ｔ１）を有するキャリア、
（ｉｉ分散剤沸点温度（Ｔ２）を有する分散剤、及び
（ｉｉｉ）微粒子焼結温度（Ｔ３）を有する微粒子、
を含むことを特徴とするステップと、
（ｂ）前記分散剤の少なくとも１部を蒸発させるステップと、
（ｃ）それに続く操作を実行するステップであって、
（ｉ）前記第１の層を少なくとも部分的に焼結させるステップ、及び
（ｉｉ）前記第１の層の少なくとも１つのインクの次の層をプリンティングすることで、（ａ）のステップを繰り返すステップ、
からなるグループから選択されることを特徴とする、それに続く操作を実行するステップと、
を含む物体のプリンティング方法が提供される。

任意的実施形態では、プリンティングは、少なくとも１つのインクを噴射する少なくとも１つのプリンティングヘッドを介しておこなう。他の任意的実施形態では、プリンティングヘッドのうちの少なくとも１つは、第１の層の内容により調節される。

他の任意的実施形態では、キャリアは液体であり、微粒子は、物体を構成するために用いられる素材でありキャリア液に分散される。分散剤は、キャリア液に溶かされて微粒子表面に付着し、微粒子同士が凝集するのを防止する。

他の任意的実施形態では、分散剤の少なくとも一部を蒸発させるステップの前にキャリアを蒸発させるステップがさらに含まれる。他の任意的実施形態では、キャリアが蒸発した後、分散剤が微粒子を相互に結びつける。他の任意的実施形態では、キャリアが蒸発した後、微粒子が相互に焼結するのを防止する。他の任意的実施形態では、プリンティングは選択可能であり、物体の第１の層の一部の領域にプリンティングする。他の任意的実施形態では、物体は、断熱素材で作られたトレイ上にプリンティングされる。

他の任意的実施形態では、物体の上面（ＴＳ）の温度は、キャリア沸点温度Ｔ１より少なくとも４％高く、その結果、プリンティングされた物体の格子に多孔性の構造物を作る。他の任意的実施形態では、下限（［Ｔ１］）には、ケルビン温度で、キャリア沸点温度（Ｔ１）より２０％低い温度が含まれる。他の任意的実施形態では、上限（［Ｔ２］）は、ケルビン温度で、分散剤沸点温度（Ｔ２）より２０％大きいか又は小さい。

他の任意的実施形態では、保持するステップは、加熱トレイ、物体の上にある電磁（ＥＭ）照射源、及びホットガスからなるグループから選択された熱源を用いて行われる。

他の任意的実施形態では、プリンティングは選択的であり、物体の第１の層の一部の領域へのプリンティング、及び、物体がプリンティングされた全領域へ照射するＥＭ照射源は、非選択的である。

他の任意的実施形態では、さらに、分散剤の少なくとも一部を蒸発させるステップが含まれる。他の任意的実施形態では、さらに、微粒子を少なくとも部分的に焼結するステップが含まれる。他の任意的実施形態では、さらに、少なくとも１つのインクの第１の層に少なくとも１つのインクの次の層をプリンティングするステップが含まれる。

他の任意的実施形態では、分散剤を蒸発させるステップは、加熱ランプ、レーザ、集光させた線形レーザビーム、集光させた走査型のペンシルレーザビーム、直線状の白熱電球からの集光させた光、放電灯ランプ電球からの集光させた光、閃光、紫外線（ＵＶ）光源、可視光源、及び、赤外線（ＩＲ）光源からなるグループから選択されるＥＭ照射源を用いることでおこなわれる。

他の任意的実施形態では、プリンティングは選択的であり、物体の第１の層の一部の領域へのプリンティング、及び、物体がプリンティングされた全領域へ照射するＥＭ照射源は、非選択的である。他の任意的実施形態では、走査型のレーザビームは、層の内容により調節される。

他の任意的実施形態では、少なくとも２つのインクがプリンティングされ、少なくとも２つのインクの各々には、異なるタイプの微粒子が含まれ、少なくとも２つのインクの各々の局所的な割合は、第１の層の仕様により定められる。

他の任意的実施形態では、微粒子は、金属、金属酸化物、金属炭化物、合金、無機塩類、高分子微粒子、ポリオレフィン、及び、４−メチル−１−ペンテン重合体からなるグループから選択される。

他の任意的実施形態では、物体を少なくとも部分的に焼結するステップの後、第１の層に少なくとも１つのインクの次の層をプリンティングすることで、２（ａ）のステップを繰り返す。他の任意的実施形態では、触媒が第１の層に加えられる。他の任意的実施形態では、触媒は、少なくとも１つのインク中に触媒を加えるステップ、第１の層の上からのガス体の触媒を噴射するステップ、第１の層の上からの液体の触媒を噴射するステップ、第１の層の上からのガス体の触媒を噴霧するステップ、第１の層の上から液体の触媒を噴霧するステップ、を含むグループから選択される技術を用いて加えられる。

他の任意的実施形態では、触媒は、ハロゲン化合物、及び、塩化銅化合物からなるグループから選択される。

本実施形態による教示では、少なくとも１つのインクで第１の層をプリンティングするよう構成された少なくとも１つのプリンティングヘッドであって、少なくとも１つのインクの各々には、キャリア沸点温度（Ｔ１）を有するキャリア、分散剤沸点温度（Ｔ２）を有する分散剤、及び微粒子焼結温度（Ｔ３）を有する微粒子が含まれることを特徴とするプリンティングヘッドと、第１の層（ＴＬ）を所定の温度範囲に保持するよう構成されたコントローラとを含み、前記所定の温度範囲は、前記キャリア沸点温度の下限（［Ｔ１］）より高く、前記分散剤沸点温度の上限（［Ｔ２］）より低い（［Ｔ１］＜ＴＬ＜［Ｔ２］）ので、前記分散剤を前記第１の層に残しながら前記キャリアを蒸発させることを特徴とする、物体をプリンティングするシステムが提供される。

本実施形態による教示では、少なくとも１つのインクで第１の層をプリンティングするよう構成された少なくとも１つのプリンティングヘッドであって、少なくとも１つのインクの各々には、キャリア沸点温度（Ｔ１）を有するキャリア、分散剤沸点温度（Ｔ２）を有する分散剤、及び微粒子焼結温度（Ｔ３）を有する微粒子が含まれることを特徴とするプリンティングヘッドと、前記分散剤の少なくとも１部を蒸発させるステップと、前記第１の層を少なくとも部分的に焼結させる動作、及び、前記第１の層の少なくとも１つのインクで次の層をプリンティングすることで、（ａ）のステップを繰り返す動作からなるグループから選択される、その次の動作を行うよう構成されたコントローラとを含む、物体をプリンティングするシステムが提供される。

任意的実施形態では、少なくとも１つのプリンティングヘッドは、噴射により少なくとも１つのインクをプリンティングするよう構成されたインクジェットヘッドである。他の任意的実施形態では、少なくとも１つのプリンティングヘッドは、第１の層の内容に従い調節される。

他の任意的実施形態では、キャリアは液体であり、微粒子は、物体を構成するために用いられる素材でありキャリア液に分散される。分散剤は、キャリア液に溶かされて微粒子表面に付着し、微粒子同士が凝集するのを防止する。

他の任意的実施形態では、物体の第１の層の一部の領域へのプリンティングは選択的である。他の任意的実施形態では、物体は、断熱素材で作られたトレイ上にプリンティングされる。他の任意的実施形態では、下限（［Ｔ１］）には、ケルビン温度で、キャリア沸点温度（Ｔ１）より２０％低い温度が含まれる。他の任意的実施形態では、上限（［Ｔ２］）は、ケルビン温度で、分散剤沸点温度（Ｔ２）より２０％大きいか又は小さい。

他の任意的実施形態では、保持するステップは、加熱トレイ、物体の上にある電磁（ＥＭ）照射源、及びホットガスからなるグループから選択された熱源を用いて行われる。

他の任意的実施形態では、プリンティングは選択的であり、物体の第１の層の一部の領域へのプリンティング、及び、物体がプリンティングされた全領域へ照射するＥＭ照射源は、非選択的である。他の任意的実施形態では、分散剤を蒸発させるステップは、加熱ランプ、レーザ、集光させた線形レーザビーム、集光させた走査型のペンシルレーザビーム、直線状の白熱電球からの集光させた光、放電灯ランプ電球からの集光させた光、閃光、紫外線（ＵＶ）光源、可視光源、及び、赤外線（ＩＲ）光源からなるグループから選択されるＥＭ照射源を用いることでおこなわれる。

他の任意的実施形態では、少なくとも２つのインクをプリンティングするよう構成された少なくとも２つのプリンティングヘッドが含まれ、少なくとも２つのインクの各々には、異なるタイプの微粒子が含まれ、少なくとも２つのインクの各々の局所的な割合は、第１の層の仕様により定められる。

本実施形態による教示では、
（ａ）少なくとも１つのインクで第１の層をプリンティングするステップと、
（ｂ）少なくとも部分的に前記第１の層を硬くするステップと、
（ｃ）水平ローラを用いて前記第１の層を平らにするステップであって、前記水平ローラは、前記第１の層の平面に対して一様に平行である回転軸を有していることを特徴とするステップと、
を含む物体のプリンティング方法が提供される。

任意的実施形態では、水平ローラは、第１の層の平面に関して横軸に取り付けられている。他の任意的実施形態では、水平ローラは、研磨面を有する研磨ローラ、離散的なブレードを有する切削ローラ、らせん状にブレードを有する切削ローラ、及び、鋼鉄及び／又はタングステンカーバイドの離散的なブレードを有する切削ローラからなるグループから選択される。

他の任意的実施形態では、平らにすることで生じる廃棄微粒子は、吸引、及び、ダストフィルタを経由したパイプを介しての吸引からなるグループから選択される技術を用いて第１の層から除去される。

他の任意的実施形態では、水平ローラは、ローラの外部の熱源、ローラの内部の熱源、及び、静的内部熱源からなるグループから選択される加熱源を用いて、第１の層の層温度より高いローラ温度になるよう加熱される。他の任意的実施形態では、さらに、第１の層に少なくとも１つのインクでその次の層をプリンティングするステップを含む。

本実施形態による教示では、物体をプリンティングするシステムが提供され、このシステムは、少なくとも１つのインクで第１の層をプリンティングするよう構成された少なくとも１つのプリンティングヘッドと、第１の層の平面に対して一様に垂直に回転軸する水平ローラと、第１の層を少なくとも部分的に硬くし、水平ローラを用いて第１の層を平らにするよう構成されたコントローラとを含む。

任意的実施形態では、水平ローラは、第１の層の平面に関して横軸に取り付けられている。他の任意的実施形態では、ローラは、研磨面を有する研磨ローラ、離散的なブレードを有する切削ローラ、らせん状にブレードを有する切削ローラ、及び、鋼鉄及びタングステンカーバイドの離散的なブレードを有する切削ローラからなるグループから選択される。

本実施形態による教示では、サポートを有する物体をプリンティングする方法が提供され、該方法は、
（ａ）少なくとも第１のインクを用いて第１の層の物体部分をプリンティングするステップであって、前記第１のインクは、
（ｉ）第１のキャリアと、
（ｉｉ）前記物体を構築するために用いられ、前記第１のキャリアに分散された第１の微粒子と、
を含むことを特徴とするステップと、
（ｂ）少なくとも第２のインクを用いて第１の層のサポート部分をプリンティングするステップであって、前記第２のインクは、
（ｉ）第２のキャリアと、
（ｉｉ）前記サポートを構築するために用いられ、前記第２のキャリアに分散された第１の微粒子と、
を含むことを特徴とするステップと、
を含む。

任意的実施形態では、第１のキャリア及び第２のキャリアは液体である。

他の任意的実施形態では、さらに、第１の層の上にそれぞれ物体部分とサポート部分とを含むその次の層をプリンティングするステップを含む。

他の任意的実施形態では、第２の微粒子は、水と混和性があり、少なくとも部分的には水に対して溶解性がある、無機固形物、有機物、ポリマー、第１の微粒子の硬度より小さい硬度を有する微粒子、塩、金属酸化物、シリカ（ＳｉＯ２）、硫酸カルシウム、及び、タングステンカーバイド（ＷＣ）からなるグループから選択される。

他の任意的実施形態では、さらに、サポートを有する物体から、技術を用いてサポートを除去するステップを含み、前記技術は、焼成、サポートを溶解するための浸漬、サポートを溶解するための水への浸漬、酸への浸漬、サンドブラスト、及び、水噴射からなるグループから選択される。

他の任意的実施形態では、微粒子は、金属、金属酸化物、金属炭化物、合金、無機塩類、高分子微粒子、ポリオレフィン、及び、４−メチル−１−ペンテン重合体からなるグループから選択される。

本実施形態による教示では、サポートを有する物体をプリンティングするシステムが提供され、前記システムは、少なくとも１つのプリンティングヘッドと、コントローラであって、前記少なくとも１つのプリンティングヘッドを介して、少なくとも第１のインクを用いて、第１の層の物体部分をプリンティングするためであって、前記第１のインクには、第１のキャリア、及び、前記物体を構築するために用いられ、前記第１のキャリア内に分散される第１の微粒子、を含むことを特徴とする、前記第１の層の物体部分をプリンティングするため、及び、前記少なくとも１つのプリンティングヘッドを介して、少なくとも第２のインクを用いて、前記第１の層のサポート部分をプリンティングするためであって、前記第２のインクには、第２のキャリア、及び、前記サポートを構築するために用いられ、前記第２のキャリア内に分散される第２の微粒子、を含むことを特徴とする、前記第１の層のサポート部分をプリンティングするため、に構成されたコントローラと、を含む。

任意的実施形態では、第２のキャリアは、第１のキャリアである。他の任意的実施形態では、第２の微粒子は、第１の微粒子とは異なる。他の任意的実施形態では、サポート部分のプリンティングは、さらに加えて、第１のインクで行う。他の任意的実施形態では、物体部分のプリンティングは、第１のインクを噴射する、少なくとも１つの第１のプリンティングヘッドを介して行い、サポート部分のプリンティングは、第２のインクを噴射する、少なくとも１つの第２のプリンティングヘッドを介して行う。他の任意的実施形態では、プリンティングヘッドの少なくとも１つは、第１の層の内容に従い調節される。

本実施形態による教示では、ネットワークに接続されたサーバーにロードすることができるコンピュータプログラムが提供され、コンピュータプログラムを走らせたサーバーは、システム中にシステムが要求するものを組み込むコントローラを構成することができる。

コンピュータ読み取り可能記憶媒体には、物体をプリンティングするためのコンピュータ読み取り可能なコードが組み込まれており、コンピュータ読み取り可能なコードは、
（ａ）少なくとも１つのインクで第１の層をプリンティングするステップであって、前記少なくとも１つのインクは、
（ｉ）キャリア沸点温度（Ｔ１）を有するキャリア、
（ｉｉ）分散剤沸点温度（Ｔ２）を有する分散剤、及び
（ｉｉｉ）微粒子焼結温度（Ｔ３）を有する微粒子、
を含むことを特徴とするステップと、
（ｂ）前記プリンティングの期間、前記第１の層（ＴＬ）を所定の温度範囲に保持するステップと、
（ｃ）前記所定の温度範囲は、前記キャリア沸点温度の下限（［Ｔ１］）より高く、前記分散剤沸点温度の上限（［Ｔ２］）より低い（［Ｔ１］＜ＴＬ＜［Ｔ２］）ので、前記分散剤を前記第１の層に残しながら前記キャリアを蒸発させるステップと、
を実行するためのコードを具備することを特徴とする。

コンピュータ読み取り可能記憶媒体には、物体をプリンティングするためのコンピュータ読み取り可能なコードが組み込まれており、コンピュータ読み取り可能なコードは、
（ａ）少なくとも１つのインクで第１の層をプリンティングするステップであって、前記少なくとも１つのインクは、
（ｉ）キャリア沸点温度（Ｔ１）を有するキャリア、
（ｉｉ）分散剤沸点温度（Ｔ２）を有する分散剤、及び
（ｉｉｉ）微粒子焼結温度（Ｔ３）を有する微粒子、
を含むことを特徴とするステップと、
（ｂ）前記分散剤の少なくとも１部を蒸発させるステップと、
（ｃ）それに続く操作を実行するステップであって、
（ｉ）前記第１の層を少なくとも部分的に焼結させるステップ、及び
（ｉｉ）前記第１の層の少なくとも１つのインクの次の層をプリンティングすることで、（ａ）のステップを繰り返すステップ、
からなるグループから選択されることを特徴とする、それに続く操作を実行するステップと、
を実行するためのコードを具備することを特徴とする。

コンピュータ読み取り可能記憶媒体には、物体をプリンティングするためのコンピュータ読み取り可能なコードが組み込まれており、コンピュータ読み取り可能なコードは、
（ａ）少なくとも１つのインクの第１の層をプリンティングするステップと、
（ｂ）前記第１の層を少なくとも部分的に硬くするステップと、
（ｃ）水平ローラを用いて前記第１の層を平らにするステップであって、前記水平ローラは、前記第１の層の平面に対して一様に平行である回転軸を有していることを特徴とするステップと、
を実行するためのコードを具備することを特徴とする。

コンピュータ読み取り可能記憶媒体には、物体をプリンティングするためのコンピュータ読み取り可能なコードが組み込まれており、コンピュータ読み取り可能なコードは、
（ａ）少なくとも第１のインクを用いて第１の層の物体部分をプリンティングするステップであって、前記第１のインクは、
（ｉ）第１のキャリアと、
（ｉｉ）前記物体を構築するために用いられ、前記第１のキャリアに分散された第１の微粒子と、
を含むことを特徴とするステップと、
（ｂ）少なくとも第２のインクを用いて第１の層のサポート部分をプリンティングするステップであって、前記第２のインクは、
（ｉ）第２のキャリアと、
（ｉｉ）前記サポートを構築するために用いられ、前記第２のキャリアに分散された第１の微粒子と、
を実行するためのコードを具備することを特徴とする。

実施形態を、添付図を参照して、実施例を示す目的のみで、ここに記載する。
個々の層の３Ｄプリンティングの概略図である。 ならし装置の概略図である。 加温源を有するならし装置の概略図である。 ３Ｄプリンティングの例示的システムの概略図である。 例示的照射源としてのランプを示す図である。 例示的照射源としてのランプを示す図である。 プリンティング時の煙を除去するためのシステムの概略図である。 別の照射源を用いたプリンティング時の煙を除去するためのシステムの概略図である。 小さなエッジを有する固体微粒子を示す図である。 小さな微粒子を用いて架橋焼結した固体微粒子を示す図である。 部分的な焼結を示す図である。 触媒素材を分配している図である。 液体ポンプローラを用いた図である。 異なる素材で構築された物体を示す図である。 混ぜ合わせた素材で構築された物体を示す図である。 ３Ｄ物体を構築するときのサポートを示す図である。 層のサポート部分と物体部分のプリンティングを示す図である。 強化したサポート柱を用いた図である。 ３Ｄ物体の製造のための例示的な回転台機械を示す図である。 本願発明にコントローラを組み込むよう構成された例示的なシステムの高位部分ブロック図である。

（詳細な説明：図１〜１３）
１．概要
本実施形態によるシステム及び方法の原理および動作は、図面及びその説明を参照することでよく理解することができる。本発明は、選ばれた素材の微粒子を含むインクを分配することで、３Ｄ（３次元）プリンティングを行うシステム及び方法である。一般に、分配されるインクは、マイクロ微粒子又はナノ微粒子である。プリンティングのあいだにおいても、プリンティングの後でも、微粒子は相互に結合し（すなわち、焼結し）固形化した素材又は固形化した多孔質の素材となる。システムは、
３Ｄ構造の構築、
有機物の排出、
微粒子の焼結、
形の崩れの防止、及び
安定したインク分配、
を容易にする。

本明細書の文脈中で、用語「物体」は、一般に、ユーザが、特に３Ｄプリンティングにより製造したいと望む品物を意味する。言い換えると、用語「物体」は、３Ｄプリンティング製造過程により作られる品物を意味する。プリンティングしているあいだ、用語「物体」は、未完成の又は部分的にできた品物を意味する場合がある。

本明細書の文脈中で、用語「バーンアウト」又は「バーンオフ」、「ファイアオフ」又は「ファイアリングオフ」は、蒸発又はインク成分の分解及び蒸発を意味する。

本明細書の文脈中で、冪乗の数学記号は、「＾」で表されることがあり、例えばｃｍ＾２は平方センチメートルを意味する。

本明細書の文脈中で、用語「プリンティング液」及び「インク」は、一般に、プリンティングに用いられる素材を意味し、例えば、プリンティング過程で堆積させる金属微粒子のような溶かされた素材を含有するキャリア液のような、均質な素材及び均質でない素材を含むがこれに限定されるものではない。

本明細書の文脈中で、用語「分散」は、一般に、液体又はガス中に分配され浮遊している、及び／又は、媒体全体に均等に分配されている微粒子を意味する。

本明細書の文脈中で、用語「ペンシルレーザビーム」は、一般に、一点に集光することができるレーザビームを意味し、「線形レーザビーム」は、直線状に集光することができるレーザビームを意味する。

本明細書に用いられる限定を意図しない実施例において、一般に、以下の表記が温度を表示するために用いられる。

Ｔ１は、キャリア液の沸騰温度である。

Ｔ２は、有機物（分散剤及び添加剤）のバーンアウト（ファイアオフ、蒸発）温度であり、しばしば「分散剤沸点」と称される。

Ｔ３は、（微粒子の素材及び大きさに依存する）焼結における微粒子の特性温度である。

ＴＳは、新しい層がその上に分配される物体の上面の温度である。いくつかの実施形態では、ＴＳは、プリンティング期間中、物体の他の部分の本体温度と実質的に等しい温度を維持する。

ＴＬは、現在プリンティング中の層（本明細書の文脈中で、上部層、最近の層、新しい層、又は第１の層とも称される）の温度である。新しい層の温度は、新しい層が分配された上面の温度（ＴＳ）を最初に新しい層が受け取り、その後随時、新しい補助熱源から新しい層に加えられる付加的な熱の結果、新しい層の温度が上昇するので、新しい層のプリンティングを行っている間随時変化する。従って、ＴＬは、新しい層の一時的な最大温度と定義される。

インクジェットプリンティングヘッドに関して実施形態を記載しているが、記載のシステム及び方法は、一般に、ノズル分配器のような液体噴射機構の液体噴射ノズルに適用可能である。液体噴射ノズルもまた、分配ヘッドと称される。

２．３Ｄインクジェットプリンティング
好ましい実施形態では、インクの分配にインクジェットプリンティングヘッドを用いる。他の選択肢は噴霧ノズルを使うことである。一般に、インクジェットプリンティングは、噴霧ノズルと比べて、速度が速く、物体の大きさが小さく、品質の高い完成した物体をもたらす。インクジェットヘッドは、通常、先に分配した層の上に次の層へとインクを次から次に分配する。一般に、各層は、次の層を分配する前に硬くなる。好ましくは、インクジェットヘッドは、その層の画像内容に従って各層を分配する。代替的に、インクジェットヘッドは、「やみくもに」層を分配し、硬化工具（例えば、スキャニングレーザビーム）が、層の具体的な画像内容に従って層を硬くする。

３．インク
一般に、プリンティングシステムには、１以上のタイプのインクが含まれる。インクには、物体インク及びサポートインクが含まれる。物体インクは、望みの物体を作り出すために用いられ、サポートインクは、例えば、物体の「負方向に」傾いた壁をサポートするために一時的にプリンティングするときに用いられる。本明細書に記載された実施形態において、インクには次の構成要素が含まれる。

ａ．マイクロ微粒子又はナノ微粒子。インクには、任意の好ましい素材、例えば、金属（鉄、銅、銀、金、チタニウム、等）、金属酸化物、酸化物（ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＢｉＯ２、等）、金属炭化物、炭化物（ＷＣ、Ａｌ４Ｃ３、ＴｉＣ）、合金（ステンレス鋼、チタニウムＴｉ６４、等）、無機塩類、重合体微粒子、等を蒸発しやすいキャリア液に分散させたものが含まれる。微粒子は、プリンティング時の必要な空間分解能を維持すること、素材の特性（焼結後）を維持すること、又は、分配ヘッドの制限を満たすことが求められているので、マイクロ（０．５から５０マイクロメータの大きさ）又はナノ（５から５００ナノメータの大きさ）である。例えば、分配ヘッドがインクジェットのノズルの配列であるとき、３０μ（＝マイクロメータ又はミクロン）の直径のノズルを含み、微粒子の大きさは、２μ以下が好ましい。本明細書の文脈において、「微粒子」は一般に、物体及び／又は物体の「バルク素材」を構築（プリンティング）するために用いられる固体微粒子を意味する。用語微粒子の使用については、文脈から明らかであろう。

ｂ．キャリア液。微粒子はキャリア液に分散され、「キャリア」又は「溶剤」とも称される。分散させるための薬剤（しばしば分散剤と呼ばれる）は、液体中に微粒子を分散させるのを手助けする。１つの実施形態では、液体は、次に続く層を下にある固体の素材上に分配するために、プリンティングの後直ちに蒸発する。従って、プリンティング中物体の上部層は、キャリアの沸騰温度に匹敵する。別の実施形態では、上部のプリンティングされた層の温度は、液体キャリアの沸騰温度よりかなり高く、それにより、キャリア中の分散剤又は種々の添加剤のような有機素材の蒸発が促進される。一般的な分散剤は、Ｂｙｋ ｃｈｅｍｉｅ ＧＭＢＨからの、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ １８０、ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ １９０、ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ １６３のような重合体の分散剤が容易に入手できる。一般的な微粒子インクは、Ｓｕｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｌｔｄ（４８５ Ｂｅｒｋｓｈｉｒｅ Ａｖ，Ｓｌｏｕｇｈ，ＵＫ）から市販のＳｕｎＴｒｏｎｉｃ Ｊｅｔ Ｓｉｌｖｅｒ Ｕ６５０３のように、容易に入手できる。

ｃ．溶解素材。物体を構成（プリンティング）するために用いられる固体素材の少なくとも一部は、インク中に溶かすことができる。例えば、キャリア液に溶かされたＡｇ微粒子に加えて微量のＡｇ有機化合物を含む銀（Ａｇ）微粒子の分散である。プリンティングの後の焼成時、Ａｇ有機化合物の有機成分は燃え尽き、金属の銀原子を十分拡散させる。一般にこのインクは、２０２０ Ｆｉｆｔｈ Ｓｔｒｅｅｔ ＃６３８、Ｄａｖｉｓ ＣＡ９５６１７の、Ｄｙｅｓｏｌ Ｉｎｃ．（ＵＳＡ）からの、Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ＤＹＡＧ１００ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｓｉｌｖｅｒ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｉｎｋのように、容易に入手できる。

ｄ．分散させるための薬剤。微粒子の分散を維持するために、分散させるための薬剤（分散剤と呼ばれる）が、インク中に用いられる。分散剤は、業界で知られており、しばしば、一種の重合体分子である。一般に、分散させる分子（分散剤の分子）は（固体）微粒子の表面に付着し（すなわち、微粒子を包み込み）、微粒子が相互に凝集するのを妨げる。１以上の固体微粒子の種類が分散したとき、異なる分散剤の素材間で親和性の問題を避けるために固体微粒子のすべての種類に同じ分散剤素材を用いることが望ましい。分散させるための薬剤は、安定した分散を形成するために、キャリア液中に溶かすこともできる。

従来のプリンティングにおいて、分散剤は、一般的に約１０％の濃度で最終の物体に残る。最終の３Ｄ製品の一部に分散剤を含むことが、いくつかの物体では許容されるかもしれないが、他の物体では、実質的に分散剤をすべて除去することが本質的に必要とされる。例えば、最終的な分散剤の濃度は０．１％未満とする必要がある。これは、
ａ．分散させるための薬剤により、微粒子が相互に緊密に接触することが妨げられ、それにより、十分な焼結ができないこと、及び、
ｂ．分散させるための薬剤は、３Ｄ構造の固化を弱める（例えば、分散剤が塊になり、素材中に「島」として残った場合）、ためである。

従って、いくつかの実施形態では分散剤は、最終的な焼結の前に取り除かなくてはならない。

４．ノズル散乱
図１を参照すると、これは各層への３Ｄプリンティングの概略図である。プリンティングヘッド１００は、物体の第１の層１０４のプリンティングを準備するとき第１のポジション１００Ａにあることが示され、続く次の物体の層のプリンティングを準備するとき第２のポジション１００Ｂにあることが示される。プリンティングヘッド１００（例えば、インクジェットヘッド）には、層１０４の縦軸Ｙに実質的に垂直なＸ方向に層１０４をスキャンするノズル列１０２が含まれる。

（ノズル列１０２の）相異なる個々のノズルから噴射した飛沫の量は、ヘッド１００構成の技術的欠陥により、他の各ノズルからのものと少し異なることがある。さらに、インク微粒子の塊によりノズルが詰まることがあるので、又は、他の理由により、ノズルの噴射が止まることがある。プリンティングされる物体の上面を平らに維持するために、また、特に３Ｄのプリンティングされた物体に深い空洞の線ができるのを防ぐために、続く次の層をプリンティングする前に、その都度、Ｙ軸に沿ってヘッド１００をずらす。層と層とでのシフト量は所定のシフト範囲でランダムとなるよう設定することができる。

５．ならし装置
異なるノズルからの異なる噴射力（すなわち飛沫の量）、層の端部でのインクの液体表面張力に起因する縁ダレ、その他の既知の現象を含む多くの理由により、分配された層は、完全な平面でないことがあり（起伏があり）、分配された層の端部は、完全なエッジとなっていないことがある（丸くなっている）。そこで、上部層を平らにする（水平にする）ため及び／又は上部層の１以上の層のエッジを鋭くするために、ならし装置が組み込まれる。１つの実施形態では、適切なならし装置には、垂直研磨ローラ又は切削（機械加工）ローラが含まれる。好ましい実施形態では、適切なならし装置には、水平（すなわち、プリンティング面に平行な）研磨ローラ又は切削（機械加工）ローラが含まれる。

図２Ａを参照すると、これはならし装置の概略図であり、図３Ａは、３Ｄプリンティングの例示的システムの概略図である。

３Ｄ物体３１２は、一般に、基材又はトレイの上に層を積み重ねて構築される。トレイは、一般に、加熱され、限定を意図しない加熱トレイ３１８の実施例がこの明細書で一般的に用いられる。上述の通り、物体はＸ−Ｘ軸の平面にプリンティングされ、新たに形成された層３１０（この明細書の文脈において、上部層とも称される）は、プリンティング過程ごとにＺ軸に沿って積み上げられる。インク３２２はプリンティングヘッド３１４に供給又は収容される。プリンティング装置からプリンティングヘッド３１４を守るため、及び／又は、その逆のため、任意的に、冷却マスク３１６、風防３２４、熱仕切り板３２０が用いられる。新たにプリンティングされた層、及び／又は、３Ｄ物体３１２の温度制御の補助のため、任意的に、照射源３０８、及び／又は、冷却ファン３２６を用いることができる。３Ｄ物体３１２の新たに形成された層３１０、及び／又は、最上面（Ｚ軸に沿っての最上面）の表面を滑らかにするために、プリンティング時に、任意的に、ならしローラ３０２を用いることができる。ならし操作により出てきたダストを吸引するために、任意的に、ダストフィルタ３０６を用いることができる。

ならし装置はまた、「ならしローラ」又は単に「ローラ」として当業者に知られている。ならし装置は、層がプリンティングされたあと又はプリンティングされている最中に３Ｄ物体３１２の新たに形成された層３１０に対して作用する。ならし装置は、一般に、もっとも新しくプリンティングされた層の高さの５％から３０％の間で素材を削り取る。言い換えると、第１の層（もっとも新しくプリンティングされた層）の表面を削る。ローラは、インクのキャリア液が蒸発し、層が少なくとも部分的に乾燥し固化した後、インクに触れる。いくつかの場合において、固体は、「金属片」、すなわち十分焼結した微粒子を意味する。その他の場合において、固体は、有機素材又は最初の焼結により相互に接着させた、積層された微粒子を意味する。ならしローラ３０２は、研磨面２０６、例えば堅い微粒子、例えば、ＷＣ（タングステンカーバイド）でコートされた面、を有する金属シリンダ２０４を含む研磨ローラ２０２とすることができる。代替的に、ならしローラ３０２は、鋭いブレード２１６を有するフライス加工工具２１４を含む切削ローラ２１２（本明細書の文脈内で「刃のついた」ローラとも称される）スムースローラ及びナールドローラ２０２は、当業者に知られており、例えば、スムースローラは、ＫｒｉｔｃｈｍａｎによりＵＳ８０３８４２７に教示されており、ナールドローラは、ＬｅｙｄｅｎによりＵＳ６６６０２０９に教示されている。スムースローラは、一般に、素材の液体層を計測するために用いられ、精巧なシェービングポンプのような役割を果たす。ナールドローラは、一般にやわらかいワックス面の計測に適合し、シリンダ２０４の大きさと比べた時、及び／又は、研磨すべき物体の大きさに比べて、比較的小さい多数のナール又は微粒子の集団からなる。一方、切削ローラ２１２は、研磨すべき物体の大きさに比べて、比較的大きくすることのできる、離散的なブレード２１６であることが特徴である。スムースローラのナールドローラも、多くの理由により、乾燥した固体素材を平らにするのに適合させることができる。加えて、研磨ローラ２０２（及びスムースローラ及びナールドローラも）使用するとき、研磨ローラは、平らにすべき物体に実質的に常に接触している。一方、切削ローラ２１２は、ブレード２１６の刃が平らにすべき物体の表面に当たっている時だけ、研磨すべき物体と断続的に接触している。ナールドローラが乾燥した固体の素材に適合可能な理由として、垂直ローラが成形した面に用いられることがあげられる。回転しているブレードが表面に触れると、ブレードは、最初に、水平に力を加えることにより切削し、次に、上部方向に力を加えることにより、切削くずを持ち上げる。回転しているナールが表面に触れると、ナールは、最初に、下方向及び水平方向に力を加えることにより素材に下方と前方の両方向に圧力を加え、次に、前方及び上方に力を加えることにより切り離された素材を突き出す。下方への力は、壊れやすい物体の外観を簡単に壊してしまうので、繊細な物体の外観に対して、下方へ力を加えることが害になることがある。

一般に、ローラの軸及び方向に言及するときは、添付図のＸ−Ｙ軸に示すように、プリンティング面を基準にする。従来の実施形態では、複数切削ブレード又はグラインディングディスク（例えば、ダイヤモンド粉末面を含む）を含む垂直フライス工具又はスムージング工具は、プリンティング平面／物体の上面の平面に垂直な垂直ビームに取り付けられ、このビームの周りを回転する。これらの垂直フライス工具は、（もっとも新しく印刷され、少なくとも部分的に固化した）上部層を平らにするために用いられる。垂直な工具の切削面又は研磨面は、プリンティング面に平行であるが、回転ベクトル点は垂直に上に向かう。革新的な実施形態では、ならしローラは、横軸にとりつけられ、（物体の上部層の平面に水平な）横軸の周りを回転するので、水平ローラを提供することになる。素材と接触する点における水平ローラの研磨面も、一般に水平（プリンティング面に平行）であるが、回転ベクトルは水平である（スイープ方向Ｘに垂直に、水平方向を向く）。水平ローラは、地面をなす層に対して横軸２２０の周りを回転する。言い換えると、ローラの外面（又はブレードの先）は、物体の新しい層と接触する点で水平に動く。水平ローラは、研磨ローラ２０２とすることができ、又は好ましくは、水平ローラは、切削（ブレード）ローラ２１２とともに取り付けることができる。垂直工具と比べたとき、水平ローラの特徴は、出てきたダスト（切削した素材を含む）を集めることができることである。垂直工具は、垂直軸からあらゆる方向に向けて（すなわち、プリンティング面に平行な周りのすべての方向に）ダストを放出するが、水平ローラは、ダストフィルタ３０６のようなものを介して、ダストを容易に集め放出するような方法で、ダストを上に持ち上げる。加えて、垂直工具は、垂直工具の水平面全体でプリンティング面と接触するので、正確な位置合わせに細心の注意を払う必要がある場合がある。理想的な垂直状態から（Ｘ方向に向かって）角度αだけ垂直回転軸がずれていると、工具の水平面も、理想的な垂直状態から同じ角度αだけずれる。この場合、物体の処理された上面はＹ方向に平らにならないで、バナナ形状（中央がへこんでいる）になる。定量的に、回転ブレード又は研磨面の半径が、例えば、Ｒ＝５０ｍｍである場合、バナナ効果の量は、ΔＺ＝α＊Ｒ（＊は乗算を意味し、αはラジアンで表す）。従って、α＝１ミリラジアン（すなわち、α＝０．０６０、これは達成が難しい）であれば、ΔＺ＝５０ミクロンとなり、受け入れがたい。この非常に微妙な位置合わせに比べ、水平ローラは、プリンティング面と実質的に線で接触し、したがって、水平ローラをＸ軸方向に合わせる必要があない。切削ブレードローラ／工具と比較して、研磨面の実際上不利な点は、（研磨面の）ダイヤモンドダストによるダスト（削った微粒子）の付着を受けやすく、これにより適切な研磨が妨げられる。

実験から、ブレードが接触したとき物体表面からこすり取る量が少なければ少ないほど、細かい崩れは小さくなることが分かった。１つの実施形態では、切削ローラはＮ個のブレードを有し、Ｆ（ＲＰＭ）（１分当たりの回転数）で回転し、Ｘ方向へのローラと物体との間での相対スイープ速度はＶである。所定のＶに対してＮとＦとが最大値に設定されたとき、最小の削りくずが得られる。実験から、スパイラルブレードは、一度に削り取る面が比較的小さい点のみを削る一方、その点に隣接する領域の損傷は免れるので、スパイラルブレードを用いることは、（ストレートブレードを用いる場合に比べて）細部に損傷を与えるような悪影響が少ないことも分かっている。Ｎ＝４０、Ｆ＝３５００ＲＰＭ、の水平ローラ、（ローラ長さ１５０ｍｍ当たり１回転の）スパイラルブレード、そして、Ｖ＝１００ｍｍ／ｓ（ローラ直径＝２５ｍｍ）において好成績（損傷なし）が得られた。ローラ素材は、ａ．ブレードは、極めて鋭いこと、ｂ．ブレードは、ブレードが削り取る印刷した微粒子からの衝撃に耐えること、が要求される。２つの要求は堅い素材に対する使用に影響を与える。ａ．「高速度鋼」、及び、ｂ．「タングステンカーバイド」（すなわち、ＷＣ＋Ｃｏ）素材で作られた切削ローラにより、好成績（損傷がなく長いブレード寿命）が得られた。

説明を簡単にするために、水平ローラの向きは、プリンティング中にスイープする方向に対して垂直であるとして記載している。しかしながら、当業者であれば、この方向は、厳密に垂直にする必要はなく（垂直以外でもよく）、スイープする方向と一定の角度（ゼロでない）であればよいことを理解するであろう。

ローラと物体との間での相対的なスイープ方向に対する切削ローラ２１２の回転方向２２２は、「切削及び持ち上げ」方向（例えば、図２Ａ及び図２Ｂにおいて時計方向）又は「押しつけ」方向（例えば、図２Ａ及び図２Ｂにおいて反時計方向）のいずれかとすることができる。平らにするときのローラに対して物体を相対的にずらす方向（物体及びトレイ３００のＸ方向の動き）は、定めはなく（未定／あらかじめ定められない）、そして、応用例ごとに違うようにすることができる。この記載に基づき、当業者は、具体的な応用例に用いるプリンティング機械についての、具体的な詳細、印刷素材の特性値、及び、その他考慮すべき点を判断ことができるであろう。

先に説明したように、（研磨ローラ又は切削ローラのような）ローラを用いることで物体を平らにした（削った）結果として、微粒子の屑が生じることがある。微粒子の屑には、プリンティングインクから削り取られた微粒子及び／又は固体微粒子の塵が含まれることがある。微粒子の屑がプリンティング面の上に散らばるのを防止し、ローラブレードからこの屑を取り除くための技術を適用しなければならない。水平ローラでは、例えばローラの周りに遮蔽物（半円アーチシールド３０３）を追加し、「回転」中パイプ３０４で吸引力を加えることにより、微粒子の屑の散乱を防止するための技術を適用するのは容易である。微粒子の屑は、物体の表面及びブレードから吸い取られ、随意的にフィルタ３０６を経由する。（半円アーチシールド３０３を加えた図３Ａ）
ローラは、白熱灯又は放電灯（図示）、コヒーレントな光線（レーザ）、又は紫外線（ＵＶ）、可視、又は赤外線（ＩＲ）照射源、等のような照射源３０８の前又は好ましくは後ろに取り付けることができる。

ここで図２Ｂを参照すると、これは加温源を有するならし装置の概略図である。乾燥したインクが粘着性を有する場合、インク微粒子は、ローラブレード又は粉になった微粒子に付着することがあり、これにより適切に平らにすることが妨げられる。このことが結果としてインクの不十分な乾燥又は有機成分の不十分な燃焼につながる。このような悪影響をなくすために、層の温度を上げることにより層をさらに乾燥させることができる。層の温度を上げるという技術は、プリンティング製造過程における他の側面、例えば、プリンティングされた物体の変形が生じるので、容認できない場合がある。代替的に、インクが付着するという問題を避けることのできる十分高い温度までローラを温めることができる。限定を意図しない実施例では、ローラは、摂氏１００度（℃）又は層の温度よりさらに高い温度に設定することができる。外部熱源（すなわち、ローラの外部にある熱源）又は、ローラの内部にある内部熱源により、ローラの外面を加熱することで、ローラを温めることができる。内部熱源には、ハロゲンランプ又は加熱棒２３０のような静止型（回転しない）加熱要素が含まれる。

６．マスク
本明細書において、マスクは、オリフィスプレートを部分的に覆い、ノズルからプリンティング領域へのプリンティングを容易にするための開口を有するプレートを意味する。マスクは、また、「冷却マスク」とも言われ、「温度バッファ」として用いることができる。

層を形成しそしてキャリア液を蒸発させている間における必要性から、プリンティングされた物体３１２は、室温（２５℃）に比べて熱くなっているので（例えば、２３０℃）、極めて接近して（プリンティングヘッド３１４と物体３１２との間隔が０．５〜３ｍｍ）スキャンする（プリンティングヘッド１００のような）プリンティングヘッド３１４は、新たに形成された層３１０（注がれた層）から生じる熱及び煙から保護されなければならない。プリンティングされている間の物体の温度の比べて低い温度に保持された冷却マスク３１６（例えば、１０〜４０℃）が、プリンティングヘッド３１４とプリンティングされた物体３１２との間のバッファとして取り付けられる。

７．加熱手段
プリンティングの精度を維持するために、プリンティングされた物体は、プリンティングの期間中、実質的に均一で一定の温度を保つことが望ましい。注いだインクはたいてい物体より冷たいので、そして、熱は新しい層の液体キャリアの蒸発により消費されるので、物体本体の上面は、しかし、プリンティング期間中周囲に熱を逃がし続け、新たに注がれた層に熱を供給する。熱源が物体（例えば、加熱トレイ３１８）より下にある場合、熱は上の層まで絶えず流れてゆき、素材に熱流抵抗があるので温度勾配が生じ、（Ｚ軸に沿って）物体の底で高い温度となり物体の上面で低い温度となる。好ましくは、上面又は上層に熱も（又は熱だけを）直接照射するべきである。加えて、上層で、乾燥及び場合によっては有機物の蒸発と、部分的な焼結とが生じ、製造過程がその層の温度に強く依存するので、プリンティングの間中、上層の温度は、同じになるようにすべきである。

本明細書において、「プリンティング面」３２８には、一般的に、現在のプリンティングより以前に、もっとも新しくプリンティングが終了した層、新たに形成された層３１０が含まれる。言い換えれば、プリンティング面３２８は、上面又は上部層であり、Ｚ軸に沿って前もってプリンティングされた最新の層であり、その上に新たに形成される層３１０がプリンティングされる。プリンティングが始まるとき、プリンティング面は、下地、例えば加熱トレイ３１８である。しかし、プリンティングが始まった後は、プリンティング面は、一般に物体本体の上面、プラス、必要に応じてサポート用素材となる。

第１の実施形態では、電磁（ＥＭ）エネルギーにより、周囲のガス又は真空を介して上面に熱を供給する。ＥＭエネルギー源は、限定を意図しない実施例として、照射源３０８である。一般に、照射源３０８は、プリンティングされる上部層／物体の上方に配置される。ＥＭ源による直接的加熱により上部層の温度を確実に一定に保つことができる。上部層の直接的加熱が行われないとき、トレイ３１８（物体がその上にプリンティングされる）の温度は、上部層の温度を保つために、プリンティングしている間、物体の暫定的な高さに応じて徐々に高くなるよう制御しなければならない。この上面の代替的な加熱方法は、上部のプリンティングされた層に熱風を吹き付けることである。熱風の使用は、上部層の温度を上げるためだけではなく、むしろ、上面から液体キャリア（及び、場合によっては分散剤及び他の有機素材）の蒸発を促進するためでもある。ＥＭ照射、熱風、及び熱したトレイの組み合わせ（又はそれらの任意の組み合わせ）を、加熱及び／又は蒸発の効率を最大化するために用いることができる。

プリンティングを行う基材の表面は、物体と密接に接触しており、従って物体と同じ温度となっている。基材（すなわち、トレイ）が熱伝導性がある場合、例えば、金属でできている場合、トレイを物体が必要とする温度に温めることは、望ましい物体を正しく作る上で必要不可欠なものとなる。代替的に、トレイを熱伝導性のない素材、例えば、木材、プラスチック、又は、断熱セラミックとすることができる。この場合、上部からの熱照射により物体の過熱が行われている間、基材は物体の温度を保持する。

物体の高さが比較的低く物体の素材が十分高い熱伝導性を有するとき、物体を基材側から加熱するだけで十分であろう。この文脈において、「十分高い熱伝導性」とは一般に、温度勾配（これは、長さ当たりの熱伝導率と高さＺとの積で与えられる）が小さいこと、例えば、摂氏で計測して、プリンティング時の物体温度の１％より小さいことを意味する。例えば、熱伝導率が完全に焼結した金属（１００Ｗ／（Ｃ・ｍ））に匹敵する場合、温度勾配条件は、１０ｍｍまでの比較的プリンティング高さが低いものに適する。これは、しかしながら、常に真実ではない。物体は高くなることがあり、例えば、現実施例で１０ｍｍ以上となることがあり、低い熱伝導率（例えば、１００Ｗ／（Ｃ・ｍ）以下）の素材で作られることがある。従って、物体の上方から加熱することが不可欠である。物体の上方からの加熱は、物体の上部にある空気での熱伝達及び対流、エアナイフエレメントからの加熱空気の上部層へ吹き付け、ＥＭエネルギー源、等を含むいくつかの方法により行うことができる。好ましい実施例は、以下に述べるようにＥＭエネルギー源である。

７．１．照射源
上述したように、ＥＭエネルギー源は通常プリンティングヘッド３１４のわきに配置され、ＵＶ、可視、又はＩＲ照射タイプとすることができる。

任意で、照射源３０８は、ならしローラ３０２の後に、又は、好ましくは前に取り付けることができる。照射源３０８は、
加熱トレイ３１８上の層の高さとは独立に、上部層の温度を一定に保つために、物体の上部層を加熱すること、
プリンティングされた面（すなわち前の層）ＴＳの温度以上にその上の物体の新しい層を加熱すること、そして、その結果
ａ．インクへの分散剤及び他の添加剤の分解及び／又は蒸発を助ける、
ｂ．部分的焼結又は全焼結を助ける、
ｃ．３Ｄ物体３１２（全本体）を同じ温度に保つこと（一時的に高くなっているその上の新しい層の温度を除く）、すなわち、Ｚ方向（物体３１２がプリンティングされている時の物体３１２の上から下への方向）への温度う勾配を避ける、こととなる、
を含む１つ以上の仕事をこなすために用いられる。

ＵＶ照射源の場合が特別な場合となる。ＵＶ照射は、分子結合を切断することにより、微粒子に付着した分散剤分子を分解させる能力を有する。同時に、ＵＶはまた、層を加熱し、分散剤素材又は分散剤素材の残留物質の蒸発を助ける。

７．２．新しい層の特別な加熱
１つの実施形態では、キャリア液の沸点をＴ１と仮定する。上面の温度はＴＳに保持することが望ましく、この温度は、インクを噴射した後新しい層の温度（ＴＬ）が急激にＴＳに上昇し、直ちにキャリア液が蒸発するように、実質的にＴ１と同等かそれ以上（例えば、華氏で０．８×Ｔ１）である。一般に、プリンティング中の全体的な物体の温度は、ＴＳに保持することができる。

分散剤素材及び他の有機添加剤を蒸発させるため、及び、随意的に築き上げた微粒子間での少なくとも部分的な焼結を開始するために、上部の（新しい）層を高い温度ＴＬにする必要があるかもしれない。プリンティング面の温度ＴＳをＴ１より（例えば、３０℃ほど）上昇させることは、水滴が１２０℃（後述するように特殊な実施形態では破裂現象を利用することができる）の面に乗せたときのように、インクの液的をそのような高温面に乗せると付着しないで破裂してしまうので、一般に、許容されない。この場合、物体の他の部分はそのような高い温度（ＴＬ）に保持する必要はなく、一定の一様な温度ＴＳに保持するだけでよい。

新たに形成された第１の層が分配されると、層は一般に空気（プリンティング機械の周囲環境）にさらされ、従って、この第１の層が次に続く層におおわれる前にインク中の有機物が蒸発する機会ができる。従って、１つの実施形態では、新しい層は、下の（先に噴霧した／先にプリンティングした）層が比較的低い温度ＴＳ（例えば、２３０℃）であっても、キャリア液の沸騰温度Ｔ１より高い温度ＴＬ（例えば、Ｔ１＝２３０℃なら新しい層は４００℃まで温められる）まで温められる。

ここで図３Ｂを参照すると、これは例示的照射源としてのランプを示す図である。上述の通り、新しい層を加熱することは、一般に物体の上からの照射源３０８により実行することができる。上部層の下の下部層が上部層より低い温度なら、熱伝導及び対流により空中に伝達又は放散することにより、前の（先にプリンティングされた）層に熱が放散する前に、層の温度を即座に上昇させるために熱照射（すなわち、新しい層の単位面積当たりの照射出力）を最大にすることが重要である。従って、（照射源３０８として）加熱ランプ３０８Ａが与えられると、ランプは、本体３１２表面にできるだけ近づけ、リフレクタとの隙間はできるだけ狭くするべきである。

ランプハウジング３３２には、一般に、隣接する構成要素を加熱しないように、断熱素材で覆われた金属外被が含まれる。通常、研磨したアルミニウムのリフレクタ３３４が特にリフレクタの保護のため及びハウジングの過熱防止のために必要とされる。研磨したアルミニウムのリフレクタ３３４は、熱の９７％を反射する。透明ガラス窓３３６は、通常、高い透明度を有する（すなわち、特に窓の過熱を防止するために小さな照射熱吸収が要求される）。窓３３６は、具体的な応用例に適した素材（例えば、パイレックス又は石英）で作られる。隙間３３８（例えば、９ｍｍ）は、所定の照射出力に対応して用いられる。ランプとの比較的小さい隙間は、高い照射出力（すなわち、プリンティングされた層の単位面積当たりの照射出力が高い）を確保する。加熱ランプ３０８Ａからの（具体的には、透明窓３３６からの）物体本体３１２までの隙間３４０を小さくすることで、一度に層の広い領域をランプが照射しないようにする。しかしながら、集光した照射はかなり強い照射強度を可能とする（図３Ｃ）。

表１および表２を参照して、以下に３Ｄ物体を作るために一般に用いられるもっとも頑丈な金属に対して、熱伝導が大きいので、物体の温度より実質的に高い温度まで新しい層を加熱するのに、非常に強い照射が必要なことを示す、例示的計算を示す（例えば、ΔＴ＝８１℃を得るために、Ｉｒ＝１０００ＫＷ／ｃｍ＾２が必要）。
物体の温度に対する新しい層の温度上昇（ΔＴ＝ＴＬ−ＴＳ）

単位記号
ｍは、メーターを意味する。
Ｗは、ワットを意味する。
μは、ミクロンを意味する。
ｃｍは、センチメーターを意味する。
金属の層が分配された直後に完全に焼結したとき、層の構造は連続的に固体となり、熱伝導率は前述の金属（例えば、銀に対して４３０Ｗ／（Ｃ・ｍ））に対応するものとなり、温度上昇ΔＴは、上表で計算した通り（１℃よりはるかに小さい）となる。

しかしながら、プリンティング段階で実際に焼結が起こらないとき、層の構造は微粒子の集積のようになる。計測値により、プリンティングされた体積のほぼ半分だけが固体微粒子で占められる一方、その他はほとんど空気であることが示される。このように、各方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で、層の８０％だけが固体微粒子で占められ（０．８×０．８×０．８≒０．５）、焼結されていないか又は部分的に焼結された残りの部分は、空気である。従って、すべての層は、８０％の金属と２０％の空気でできた高さの層を含む層と同等である。空気の伝導率（０．０４Ｗ／（Ｃ・ｍ））は実質的に金属の伝導率（例えば、ＷＣは、８４Ｗ／（Ｃ・ｍ））より十分小さいので、空気層の部分がその層の伝導率を支配する。従って、照射出力が０．１ＫＷ／ｃｍ＾２のとき、この場合の温度上昇は、５×０．２μの空気層の温度上昇、すなわち、ΔＴ＝８７．５×０．２＝１７．７℃（ここで、８７．５は、表２の２行目から取った）となる。

ここでは、縦長ハロゲンランプからの例示的な強い照射である０．１ＫＷ／ｃｍ＾２の照射を認める。集光リフレクタ（楕円）が用いられる場合、照射は因子１０（すなわち、Ｉｒ＝１ＫＷ／ｃｍ＾２）だけ強められ、そして、同様の計算により、ΔＴ＝８７５×０．２＝１７７℃が導かれる（ここで、８７５は、表２の３行目から取った）。

さらに強い照射出力強度、例えば、集光光線（一般にＩｒ＝６ＫＷ／ｃｍ＾２）を含む線形レーザビーム、又は、照射の走査線（一般にＩｒ＝６００ＫＷ／ｃｍ＾２）を含む集光走査線レーザビームにより、又は、（高い出力照射が非常に短時間で吸収される（以下に一般例を参照））フラッシュ照射により、さらに高い温度上昇ΔＴが得られる。これらの技術を以下に説明する。

フラッシュ照射源の動作とは、照射が非常に短い時間、例えば１ｍｓ、非常に高出力、例えば、Ｉｒ＝１０ＫＷ／ｃｍ＾２で送り出されることを意味する。この場合、焼結されていないか又は部分的に焼結された物体についてΔＴ＝８７５０×０．２＝１７７０℃（ここで、８７５０は、表２の４行目から取った）となる。

断熱素材、例えば、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、又は、他のセラミック素材のような酸化物をプリンティングするとき、熱伝導率は、一般に０．５〜５Ｗ／（Ｃ・ｍ）となる（表２参照）。上部層を温めた後、上部層が焼結されなかった（未焼結のままであった）場合、空気層の部分の伝導率は、依然として酸化物層伝導率より低く、金属の微粒子の場合と同様に層の伝導率は空気による伝導率が支配的になる。（フラッシュ照射の下で）層が焼結された場合、照射出力Ｉｒが高く、高い熱伝導率にもかかわらず、層の温度上昇ΔＴは、７０〜７００℃にまでなる（表２の４行目参照）。

新しい層を前の層の温度よりはるかに高くなるよう加熱することのできる上述を実現させることで、有機物をバーンオフさせる、すなわち、物体を焼結させるのに必要な瞬時温度より、プリンティングされた物体の温度をかなり低く保持することができる。ファン（例えば、冷却ファン３２６）は、低い物体温度に下げるために必要になることがある。

本体の上面からは、４００℃の温度でざっと３ＫＷ／ｃｍ＾２の熱放散を行う。従って、上部のランプは、物体の温度を一定に保つために、上部層に大きな出力を照射しなければならず、さらに、素材の蒸発および焼結のための熱消費を補うために大きな出力が必要となる。

７．３．集光照射
上述のとおり、集光照射は、本体温度より上部層の速やかな温度上昇を得るために用いることができる。従来の実施形態では、乾いた微粒子の層が先の層の上に均等に塗布され、そして、集光照射（例えば、走査集光（即ちスポット）レーザビーム）が層をスキャンし、層マップに従い層の必要とされる部分を選択的に固化する。

１つの実施形態では、最新の層を構築するために用いられる微粒子は、均等に先の層に塗布されるのではなく（不均一に分配され）、微粒子（層）は、層マップに従い選択的に分配される。これにより、微粒子が選択的に分配されたところにだけ新しく形成された層を形成するために非選択的な照射をもちいることが容易になる。

ここで図３Ｃを参照すると、これは例示的な照射源としてのランプを示す図である。じっしれには、１つ以上の以下の技術を含むことができる。
ａ．線形ランプおよび集光リフレクタ
ここで図３Ｃの照射源の図を参照する。第１の実施形態は照射ランプ３５０であり、透明な石英パイプ３５６に収納された線形照射フィラメント３５２を含む、（上述の）線形電球を含み、楕円の横断面３５８を有する集光反射面と一体となり、透明な窓３５４（例えば、保護ガラス）に収納されている。フィラメントは、楕円湾曲の一つの焦点３６０Ｆ１に配置される一方、プリンティングされた本体の上面にフィラメントの熱源の像が他の焦点３６０Ｆ２に得られる。この像の幅は、フィラメントの境界線の長さに匹敵する（しかし、それ以下ではない）ようにできる。フィラメントの境界線の実際的な実施例では１ｍｍであり、３Ｄ上面上のフィラメントの像の幅は３ｍｍであり、照射出力は５０Ｗ／（ｃｍ長）である。従って、表面のその部分で得られた照射出力は５０／０．３＝１６７Ｗ／ｃｍ＾２である。
ｂ．集光線形コヒーレントビーム
ここでまた図３Ｃを参照すると、第２の実施形態には線形コヒーレントビーム３７０が含まれる。適切なレーザ装置３７２は、例えば、Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｉｎｃから、部品番号ＬＩＭ−Ｃ−６０として入手することができる。このようなレーザは、くびれを最小限にする平面である、集光面を有する。一般的なくびれ幅は５０μである。レーザの一般的な出力は２０Ｗ／ｃｍである。従って、照射出力は４０００Ｗ／ｃｍ＾２である。そのような出力において、熱損失は、入力熱より非常に小さく、従って、層の温度は実質的に本体の温度を超えることができる。微粒子がお互いに焼結する前に上部層の温度上昇がΔＴ＝１７７０×４／１０＝７０８℃となり、ここで、１７７０℃は、（固体微粒子同士が空気により断熱されているため、前章参照）照射出力１０ＫＷ／ｃｍ＾２当たりの上部層の温度上昇ΔＴであり、４／１０は、４と１０ＫＷ／ｃｍ＾２との間の比を反映している。
ｃ．集光ビームのスキャニング
第３の実施形態にはスキャニング装置（例えば、回転鏡ポリゴン）を有するスポット（ポイント）コヒーレントビームが含まれる。ビームが層の像に従いオン／オフ調整を行う従来の３Ｄ金属プリンティングとは異なり、この実施形態におけるビームは（省エネルギーのためビームは像に従い調整を行うこともできるが）「沈黙」させることができる。この「沈黙」ビームは、物体本体がＸ方向に動くとき、Ｙ方向の直線にそってスキャンする。標準的なレーザ出力は５００Ｗであり、直径５０μの焦点である。従って、照射出力は５００／０．００５＾２＝２１０＾４ＫＷ／ｃｍ＾２となる（一般に、円と方形とでの面積の差はこのケイ線では無視する）。このような照射出力によりすべての金属素材及びセラミック素材の焼結温度よりはるかに高い温度まで層を加熱することができる。

８．煙の除去
ここで、図３Ａ及び図４Ａを参照すると、これは、プリンティング中の煙を除去するためのシステムの概略図であり、図５は、代替的照射源を用いてプリンティングしているときの煙を除去するためのシステムの概略図である。通常は、３Ｄ物体のインクジェットプリンティング中に、キャリア液及び場合によっては分散剤を含む分配され加熱されたインク層からかなりの量の煙が生じる。この煙は、電子基板及び電子部品の表面を含む比較的温度の低い面（プリンティング中の３Ｄ物体３１２の温度と比べて）に凝結するので、プリンターにとって有害となることがある。１つの実施形態では、煙は、プリンティングヘッド３１４に隣接して、及び／又は、照射源３０８により層がさらに過熱される場所の近くに位置する吸引口４１４を有する吸引パイプ４０４により集められる。

９．３Ｄ構造の支え
従来技術では、しばしば、接着剤が（例えば、感光性高分子、熱可塑性高分子）が微粒子インクに加えられる。この接着剤素材は、高温度のオーブンでの次の固化製造過程（すなわち焼結）の前の段階で、プリンティング中に３Ｄ構造を支えるのに役立つ。例えば、（従来の製造過程において）粉末分配装置がトレイ（加熱トレイ３１８のような、物体がその上にプリンティングされ／構築されるトレイ）全体に固体の（乾燥した）微粒子を分配し、次いで、プリンティングされている層の望ましい内容量に従い、散らばった微粒子の上にプリンティングヘッドが液体の接着剤を分配する。この製造過程は、プリンティングが完了するまで層ごとに繰り返される。後で、接着されなかった微粒子が除去され、接着された物体は、プリンターからオーブンへと移される。オーブンでは、焼結を完了させるために物体は高温に加熱される。この焼結過程において、接着剤は燃焼してしまうが、概して、接着剤の一部が残留する。残留している接着剤は、接着剤が完全にオーブン中で蒸発していない場合は、焼結を妨害し及び／又は中断させる。加えて、物体の構造中に接着剤が存在することは、この明細書の他の場所で記載されているとおり、好ましくない場合がある。

接着剤についての問題を避けるための技術として、層基板にプリンティングするときに焼結を行い、従って、接着剤を必要としないようにすることがある。例えば、粉末分配装置がトレイ全体に微粒子を拡散し、次いで、層の量に従い、集光レーザビームが広がった微粒子にスキャンする。レーザにより照射されたすべての場所が、照射した位置で粉末を焼結するのに十分な温度まで加熱される。

本発明の実施形態によれば、微粒子構造は少なくとも部分的には以下により維持される。
ａ．プリンティング時、キャリア液が直ちに蒸発し、各微粒子を取り囲む分散剤の分子により微粒子が相互に付着する。この場合、分散剤はインクが分散しているところで微粒子がお互いに離れるようにするのみならず、キャリア液（溶剤）が除去されたとき、互いに付着する。従来の部品を使った場合、ここでの分散剤はバインダーの役割を果たす。しばしば、分散剤は、良好な接着特性を有する高分子である。
ｂ．完成した物体がオーブン中で加熱されるとき、分散剤分子は最初に蒸発し、ついて、最初の焼結が生じて焼結が完了するまで微粒子を一緒にしておく。
ｃ．ここで図６Ａを参照すると、これは小さなエッジを有する固体微粒子を示す図である。小さな微粒子は、大きな微粒子より低い温度で焼結することはよく知られた特性である（例えば、５０ｎｍの大きさのＷＣ微粒子は、８００℃で焼結し、７００ｎｍの大きさの微粒子は１４００℃で焼結する）。この文脈において、大きいに対する小さいは、小さいと大きいとの間の差が好ましい製造過程で焼結温度において明らかな相違が結果として生じる程度とする。焼結が分散剤の蒸発よりはるかに高い温度で開始する場合は、固体微粒子６０４は、通常にではなく、すなわち、微粒子の全体的な半径と比較して小さい半径で特徴づけられる、鋭いエッジ６００を含む、通常ではない状態で、選択され又は作られる。このようなエッジは、そのような小さい半径で作られた微粒子が持つ温度と同程度の低い温度（微粒子の塊に対する高い焼結温度と比較して）で部分的な焼結６０２を生じている。

ここで図６Ｂを参照すると、これは小さな微粒子を用いて架橋焼結した固体微粒子を示す図である。加えて、固体微粒子６１０の調剤において、平均的な大きさの（大きな）微粒子よりはるかに小さい破片の微粒子６１２（例えば、平均的な大きさが７００ｎｍなのに対して、５０ｎｍ）が含まれることがある。このような小さな微粒子は、低い温度（例えば、１４００℃との比較で８００℃）で焼結し、部分的に「架橋」構造により相互に大きな微粒子と部分的に固着する。

このようにして、分散剤が燃え尽きると、大きな微粒子の鋭いエッジ同士の親密な接触点で、又は、大きな微粒子の間の小さな微粒子による「架橋」効果により、初期の焼結が生じる。この部分的焼結は、大きな微粒子同士の間の小さな点に限定され、従って大部分の構造体は、燃焼している分散剤が素材から流れ出るように、多孔構造を維持する。

１０．有機素材の排除
インクは、キャリア液、分散素材、及びプリンティングを完成させるためのおそらく複数の添加剤を含有し、これらはすべてたいていは有機素材である。上述したように、好ましい形態は、可能な限り早く、あるいは、少なくとも最終焼結の前に、この有機素材を排除することである。

１つの実施形態では、キャリア液は、層を形成している間に実質的に蒸発し、従って、層は固化する。これは、３Ｄ物体の本体（又は少なくとも３Ｄ物体の上部層）を比較的高い温度に保つことにより、少なくとも部分的には、達成される。この場合、高い温度は、液体キャリア沸点に匹敵する温度又はそれより高く維持された温度である。いくつかの実施形態では、この高い温度は、温度を絶対温度で計測したとき、キャリアの沸騰温度の２０％前後とすることができる。

別の実施形態では、上部層の温度は、上部層を形成する間に、他の有機素材、特に分散素材（分散剤）もバーンアウトさせるのに十分高くする。本体（本体プリンティングされている物体の本体）が大きいとき（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚ寸法＝１００ｍｍのとき）、普通このバーンオフが必要である。有機素材がプリンティング中に燃え尽きない場合は、プリンティング中に有機素材が残り、燃焼により有機素材を、すでにプリンティングされた大きな物体の外に流しだすことが難しくなる。

別の実施形態では、プリンティング中にバルク素材中に分散剤が残る。従来の用語では、（バインダーの役割を果たす）有機素材がプリンティングされた物体に残っているとき、物体は、「グリーン物体」と称される。この場合、物体のプリンティングであるが、物体の焼成の前に、通常はオーブンの中で追加の初期加熱段階が実施される。この初期加熱段階で、有機素材（崩壊しているかどうかにかかわらず）はゆっくりと物体外面から流れ出て蒸発する。この初期加熱は、完全焼結を生じさせる温度まで焼成温度を上げる前に、行われる。好ましい形態は、有機物を排出する段階で物体微粒子を焼結してしまうことを防ぐことである。これは以下を含む理由による。
ａ．バルク素材から有機物が流れ出る経路をふさがないように、及び
ｂ．有機素材を抽出する前に出来てしまうスポンジのような、素材の格子構造を維持させないようにするため、である。

有機物の燃焼段階で焼結を完了させないことは、焼結での微粒子特性温度Ｔ３（微粒子の素材及び大きさに依存する）を調整することにより、又は有機物（分散剤及び添加剤）を、適切なバーンアウト温度Ｔ２、Ｔ３＞Ｔ２になるように選択することにより、実行可能である。

１１．プリンティング中の部分的焼結
プリンティング中に部分的焼結を行うことで、平らにする前に新しく形成された層を強化すること、又は、（上述したように）物体を基板から取り外す前に、及び／又は物体を（オーブンで）焼成する前に、物体を強化することができる。この明細書の文脈において「部分的焼結」とは一般に、微粒子の表面を囲んで微粒子の表面が完全に接触することなく、各微粒子の表面の１つ以上の局所的な位置で、本の部分的に相互に微粒子が溶け合っていることを意味する。

１つの実施形態では、物体本体の部分的焼結により、物体のプリンティング中に行われる。開放された多孔構造が依然として存在するので、物体のプリンティングが完了した後に分散剤の燃焼をおこなったときでも、部分的焼結により次の分散剤の燃焼除去が可能となる。

別の実施形態では、物体本体の完全な焼結が、物体のプリンティング中に行われる。分散剤は焼結を妨げるので、この方法には、温度Ｔ２で層の形成を行っている間に分散剤の最初の蒸発を行い、そのあとで、温度Ｔ３で焼結を完成させる。ここでＴ３＞Ｔ２である。

ここで図７を参照すると、これは部分的な焼結を示す図である。焼結期間中に通常は微粒子が相互に近づき微粒子間の隙間を埋めるので物体は収縮する。多くの場合、この焼結した物体の収縮は相当なものである（例えば各方向の寸法において２０％）。新たに形成された層は、物体の側方の寸法（Ｘ−Ｙ）と比べて通常は非常に薄い（例えば、収縮前で５ミクロン）ので、新たに形成された層と先にプリンティングされ乾燥させた層との間の摩擦によりＸ−Ｙ面での収縮は減殺され、底面方向にのみ、すなわちすでに焼結された先の層に向かう方向にのみ大きな収縮が生じる。層平面で（すなわち、Ｘ、Ｙ方向に）収縮する作用を生じる毛管力は、先に説明した摩擦力とバランスし、層内で横方向への収縮をもたらす。この力は、焼結７０２を完成させるときに層から層へと繰り返し働き物体７１２の性質をゆがめることがある。一方、微粒子を集合させ（新たに生じた）層に大きな収縮力をもたらさないためには、部分的な焼結７００で十分な場合がある。従って、部分的な焼結により、プリンティング７１０している間、物体の好ましい性質（形状）を保持することが容易になる。

焼結温度は、部分的焼結を可能にするために注意深く考慮すべきである。十分高い温度で、微粒子はお互いに溶け合いほぼ又は完全に固化した素材になる（焼結が完了する）。必要な焼結温度は、微粒子の素材の融点と微粒子の大きさに実質的に依存する。例えば、銀の融点は９６０℃、１μｍ（マイクロメータ）の銀微粒子は８００℃で焼結するが、２０ｎｍ（ナノメータ）の銀微粒子は２００℃で焼結する。従って、銀微粒子で作られた物体の部分的な焼結を行うために、１μｍ微粒子が用いられる場合は、新しく形成された層は、有機物が燃え尽くされ部分的な焼結で有機素材を置き換えることにより物体が崩壊しないようにする。

１２．層レベルでの焼結の完成（又は十分な焼結）
分散剤（及び、あるいは、インク中の他の添加剤）は、焼結の望ましい品質を妨げることがあり、従って、これらの素材（分散剤、及び、あるいは、他の添加剤）を除去することが、焼結するために重要となる（しかし、十分な焼結が得られるとは限らない）。以下の説明を簡単にするために、当業者には、分散剤と言うときは他の添加剤を言うこともあることを理解するであろう。

中程度の温度（例えば、２３０℃）でプリンティングし、その後高い温度のオーブンで焼結して本体を完成させるのとは対照的に、層のプリンティング時に焼結を完成させる革新劇な技術には以下のような特徴が含まれる。すなわち、
ａ．上部層が（温度Ｔ２で）外気と触れている時に分散分子と添加剤とを除去する。分散剤の蒸発がオーブンの中で行われたとき、特に物体の一部が少なくとも部分的に焼結しているとき、結果として生じたガスは大量の素材を介して取り除くことが難しい。この点で、素材が完全に焼結する前に物体の外殻がオーブンにより焼結することに留意する。これは、外殻から物体の中央に向けてのオーブン内で熱流が流れ、これは、温度勾配‐外殻では他の部分より温度が高い温度勾配を伴う。従って、全体が焼結する十分前に外殻の焼結を行うと、ガスは物体から出て行けない。
ｂ．焼結を促進させるために層をさらに温度Ｔ３まで加熱し、（上述のように）焼結に伴う収縮を側方、Ｘ軸及びＹ軸、ではなく下方（Ｚ軸）に生じさせる。Ｚ軸方向への収縮は、プリンティング前に（あらかじめ）考慮しておくことができ、プリンティングされた物体のデジタル的記述の作成時に補正しておくことができる。

層レベルでの焼結は、有機物を簡単に除去する方法をもたらすのみならず、オーブンでの焼成でのエネルギーと時間とを消費する必要性を省くことができる。

層毎に分散剤を除去する技術及び特徴には以下が含まれる。
ａ．熱
集光照射により又は高出力フラッシュライトにより、新しい層を加熱することは、例えば、両方ともＩｒ＝５〜１０ＫＷ／ｃｍ＾２で、（分散剤のような）邪魔な素材を蒸発させるために用いるができ、上層部を焼結するのに必要な高い温度でこの層を加熱するために用いることもできる。集中的な照射により瞬間的に高温になった層では、キャリア液が蒸発するのみならず、分散剤も蒸発又は分解・蒸発し、その後、完全な又は十分な焼結が起こる。通常この技術は、キャリア液が特別に加熱した装置に入る前に蒸発するように、中程度に熱した先の層の上に新しい層を分配することにより行い、それによりキャリア液及び分散剤を両方とも蒸発させる装置での必要なエネルギーを減らす。
ｂ．触媒の追加
層のプリンティングは、焼結を加速する触媒素材の分配を伴うことがある。好ましい実施形態には、分散剤分子が蒸発又は少なくとも焼結を邪魔しないように、分散剤分子を分解する素材が含まれる。さらに、熱を加えることは、この分解された分子を蒸発させるために用いることができる。分散剤を除去した後の生の固体分子は、温度が十分高ければ、自然発生的にこの段階で相互に焼結する。例えば、固体微粒子が直径２０ナノメータの銀微粒子である場合、分散剤が除去されていれば、焼結を完成させるのには２００℃の温度で十分である。触媒は、モデル層を分配した後又はその直前に分配することができる。

ここで図８Ａを参照すると、これは触媒素材を分配している図である。触媒８０２の分配は、触媒飛沫噴射ヘッド８００又は噴霧ノズルにより行うことができる。触媒は、物体層の像に従い選択的に分配することも、物体に対して確保されたすべての領域に「手探りで」分配することもできる。触媒は液体または気体で供給することができる。あるいは、触媒をプリンティングした新しい層の上又は下に広げるローラにより分配することもできる。触媒が高温でのみ活動的（アクティブ）になる性質をもつとき、触媒はまえもってインクに含有させておくことができ、アクティブにすることが必要になったとき、プリンティングの後その層とともに加熱することができる。

１３．別のプリンティング技術
ここで図９を参照すると、これは液体ポンプローラを用いた図である。プリンティング、ならし、及び加熱の代替的な実施形態では、プリンティングされる本体の温度がキャリア液の沸騰温度より十分小さいとき（例えば、キャリア液の沸騰温度が２３０℃のときに、１５０℃）、層毎のプリンティングが含まれる。層のプリンティングの後、層は液体ポンプローラ（ＬＰＲ）９００により平らにされる（平準化される）。ＬＰＲは一般的に、「逆方向」（物体のＸ軸の動きに対して反対に）回転し、物体のＹ軸に平行な軸をもつ、平滑ローラである。次に、新たに形成された層３１０に、高い照射出力ビーム（例えば、レーザ９０２）が少なくとも液体を蒸発させ層を固化するまで照射される（例えば、層を２３０℃以上の温度まで加熱する）。その後、次の層を分配する前に、その層は（例えば、冷却ファン３２６により）低い物体温度になるまで冷却される。平らにした層からの余分なインクは、ＬＰＲ９００の回転ローラの表面に付着し、ローラワイパーにより（例えば、金属製ワイピングナイフ９０４により）拭き取られ、収集トラフ９０６に流れ込み、集められた余剰インクは、プリンティングヘッド３１４に再度送るため又は廃棄タンクに排出するために、インクタンクに戻される。

１４．噴射ヘッド及び噴出飛沫の保護
熱い３Ｄ物体をプリンティングすることは、インクジェットプリンティング技術を用いたとき、困難になる。噴霧ノズルは印刷された層に近付け、例えば１ｍｍ離す。従って、ノズルはプリンティングされた本体の熱い上面により加熱され、噴霧の質が劣化することがある。ノズルの過熱を防止する技術には熱い層と噴霧ノズルとの間に温度バッファとして振る舞う冷却シェルを含めることができる（図３Ａ、冷却マスク３１６参照）。そのような冷却シェルについては、Ｘｊｅｔ Ｓｏｌａｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの国際特許公開公報ＷＯ２０１０／１３４０７２Ａ１に記載されている。

保護マスクがあるにもかかわらず、物体の熱せられた本体から、インクが噴霧するマスク中のスリットを通してヘッドのノズルプレートへと熱が出てゆくので、通常、３Ｄ本体温度（上面も含めて）を高くしないよう（比較的低くするよう）な要請がある。さらに、熱い物体へのプリンティングにおける別の難しさは、熱い面に触れたとき噴霧した液滴が「爆発」する可能性にある。この場合、「爆発」は、キャリア液がゆっくり蒸発するのではなく急激に沸騰することを言う。

斬新な解決手段は本体（物体）温度と新しい層の温度とに差をつけることである。これは以下のステップにより達成できる。
ａ．新たな層を分配した直後に（例えば、集光照射により）本体の温度より高い温度まで新たな層を加熱するステップ、および
ｂ．３Ｄ本体の上面に新しい層を分配する前に冷却するステップである。冷却は、ファン（図３Ａの冷却ファン３２６参照）の助けにより、又は、層中に蓄積された熱を下の物体および周囲の空気中に放散することにより達成することができる。

１５．複数の（複合）素材の物体
ここで図１０Ａを参照すると、これは異なる素材で構築された物体を示す図である。しばしば、必要な物体には、物体の異なる部分に異なる素材が含まれる。特別で重要な場合としては、第１の物体１００２の大部分の素材１００６は、第１の物体１００２の外表面にコーティング素材１００７を薄くかぶせる（コーティングする）べきときである。同様に、第２の物体１００４の大部分の素材１００６は、第２の物体１００４の外表面にコーティング素材１００７を薄くかぶせる（コーティングする）ことができる。

ここで図１０Ｂを参照すると、これは混ぜ合わせた素材で構築された物体を示す図である。第３の物体１０１０に必要なものには、物体全体にわたって必要な、又は物体に部分的に必要な２つ以上の素材の混合物が含まれる。この図において、第３の物体１０１０には、第１の素材（素材１：１０１８）および第２の素材（素材２：１０２０）の混合物が含まれる。物体１０１２の一部を拡大１０１４したとき、素材の混合物は、各ピクセルで素材が交互に異なっていることが見て取れる。

所定の層に素材の混合物で物体をプリンティングする１つの技術では、層の特定のピクセルに１つの素材を分配し他の素材を他のピクセルに分配することで行うことができる。

代替的技術では、１つの層は１つの素材で他の層は他の素材でプリンティングされる。特別な場合には、物体（例えば、第２の物体１００４）の外面にコーティングのような素材１００８の含浸のようなものにする。この含浸のようなものには、物体の表面から遠ざかるにつれて、含浸する素材と大部分の素材との比率を徐々に増大させることが含まれる。

複数のインク及びインクヘッドを物体の素材のプリンティングと物体のサポートプリンティングとを区別するために用いることができる。１つの実施形態では、１つのインクを物体とサポート構造の両方に（層毎に）用いることができる一方、別のインクを物体又はサポートのどちらか一方に属する部分の層に分配し、両方の素材の機械的特性の差を導入することができる。この差異は後にサポートが物体から取り除かれるときに用いられる。例えば、Ａｇ微粒子を含む第１のインクが層の物体部分と層のサポート部分の両方をプリンティングするために用いられる。Ａｇ高分子化合物の素材又は微粒子を含む第２のインクを層の物体部分にのみ分配する。プリンティングが終わり、プリンティングされた複合体がオーブンで焼成された後、実質的に差異が両方の素材にもたらされ、Ａｇ微粒子のみのサポートは焼結されないままになる一方、物体は焼結又は少なくともＡｇ高分子化合物の固体組織となる。この差異により、サポートを物体から取り除くことが可能になる。

１６．鋳型と物体のプリンティング
１つの実施形態では、鋳型は物体と一緒にプリンティングされる。鋳型は物体本体３１２に付着する補助的本体である。この明細書の文脈中、鋳型は、以下に説明するように、物体のサポートと考えることができる。鋳型は、同じ層毎のプリンティングにおいて、主要部のものとは異なるインクでプリンティングすることができる。物体のプリンティングおよび鋳型は、本体が焼成されオーブン中で焼結（通常６００〜１５００℃で）されるまで、互いに接着する（結合せず又は少し接着している）微粒子を含む物体の扱いを容易にする。このために、鋳型は、低い温度で緊密に保持され高い温度で取り外ずし、又は、すくなくとも物体から取り除くことのできる素材を含むことが好ましい。鋳型はまた、プリンティング中に物体を保護することもできる。例えば、鋳型は、切削ローラ３０２がプリンティングされた層３１０を平らにしている間に物体３１２の繊細なエッジか破損しないよう保護することができる。鋳型の素材が物体の素材よりもしっかりと保持しない場合であっても、例えば、新しい層を平らにするとき又はプリンティングの後物体を焼成オーブンに移送するときに、鋳型自身のエッジを犠牲にしてでも物体のエッジを保護する。鋳型を薄くすることができ（例えば、厚さ０．５ｍｍ）、物体の周りの外皮の形状、又は物体の一部となることができる。従って、物体（及び、同時に鋳型）は、鋳型に埋め込まれてプリンティングすることができ、素材の範囲を拡張し３Ｄ物体の製作を可能にする。

この技術の１つの例は、分散剤で覆われた高い硬度（例えば、ＷＣ）の微粒子を含む物体インクである。比較的低い温度（例えば、２００〜４００℃）では、分散剤は微粒子を結合させる接着剤のように振る舞う。中間的な温度（例えば、４００℃）では、分散剤は蒸発し、３Ｄ物体は積層した微粒子となることができる。物体が４００℃で部分的に焼結するが溶融又は分解し、８００℃以上で蒸発する素材（例えば、８００℃で蒸発する高分子微粒子を含む鋳型インク）で囲まれている場合、中間的な温度以上で鋳型は固体のままであり、物体の分散剤の蒸発を可能にし、より高い温度（例えば、７００℃）まで、物体の部分的焼結が起こる。

１７．サポート
物体は、任意の向きにプリンティングトレイに乗せられ、以下のように、物体の表面上のすべての点に対して、正又は負の角度を定めることができる。すなわち、物体の素材がその点のすぐ下にある場合は、表面角度は正と定められる。それ以外は、その点での表面角は負と定められる（物体の負の角度又は負の傾き）。言い換えると、負の角度とは、構築中の物体に、プリンティングされる領域のすぐ下に物体の部分がない領域である。

ここで図１１Ａを参照すると、これは３Ｄ物体を構築するときのサポートを示す図である。３Ｄ物体の負の角度をサポートすることは、３Ｄプリンティングにおいて重要となる。サポート１１００の素材は、サポート素材はプリンティングの後又は焼結のような次のステップの後に物体を劣化させることなく取り除くことができる点で、物体３１２の素材と異なる。サポートは、取り除くことが簡単、タッチインターフェースラインでモデル素材とほとんど混合しない、低コスト、自立している、及び、プリンティング技術（インクジェット）と両立する、等を含む多くの付加的要求を満足する必要がある。

プリンティングがインクジェット技術により実行されるので、プリンターには通常少なくとも２つのプリンティングノズルグループ（しばしば、２プリンティングヘッド）、１つのジェット物体素材、及び、１つのサポート素材が含まれる。プリンティングされた各層は、（現在の）層の「物体部分」と呼ばれる、最終的な物体に望まれる、ゼロ、１、又は複数の層の部分を有する。同様に、各層は、（現在の）層の「サポート部分」と呼ばれる、最終的な物体に望まれない（不必要な）ゼロ、１、又は複数の部分を有する。サポート部分は、物体の製造過程で補助動作を行うサポート、鋳型、又は他の構造として一般に用いられるが、最終的物体から取り除かれ及び／又は最終的物体にはないようになる。上述したように、物体部分及びプリンティングされた層のサポート部分をプリンティングするために用いられる他の技術を使うこともできる（例えば、物体部分に対して第１のインクを使い、サポート部分に対して第１のインクと第２のインクの組み合わせを用いる）。本明細書の文脈において、プリンティングされた層の物体部分をしばしば「物体層」と称し、プリンティングされた層のサポート部分をしばしば「サポート層」と称する。本明細書の文脈において、サポートと称するときには、サポートを作るのに用いられるインク（サポートインク）及び物体に隣接する部分（重力に抗して物体をサポートし、又は、鋳型として、を含む何らかの目的で物体を取り巻く部分）（サポート部分）も含むことができる。簡単にするために、現記載は、少なくとも２つのプリンティングヘッドの現在の実施例に用いる。この記載に基づき、この方法を他の実施形態に適用することができよう。

ここで、図１１Ｂを参照すると、これは層のサポート部分と物体部分のプリンティングを示す図である。側面図１１２０は、プリンティング時の３Ｄ物体３１２及びサポート１１００を示す。平面図１１２２は、上部層を示す。各層は、物体層に隣接するサポート層を含む。この場合、上部層には、サポート層１１０２（次の物体層のためのサポートを構築する）となる部分、及び、物体層１１０４（先の物体及び／又はサポート層に構築される）となる部分が含まれる。

第１の実施形態では、サポートには、揮発性キャリア液に分散された、無機固体微粒子（例えば、酸化物、炭化物、窒化物、例えばタングステンのような金属のような、高溶融温度微粒子）又は有機微粒子（例えば、硬質重合体）が含まれる。堅くなければ重合体素材を（マイクロ微粒子サイズまで）研磨することが難しいか又は不可能になるので、重合体素材は堅くするべきである。サポート層のプリンティングの後、液体のキャリアは蒸発し、固体の薄板が残る。物体のプリンティングが終了したとき、物体は、サポートされ、又は、サポート素材に包まれることもある。インクの選択と準備により、物体の微粒子（密着度）とサポートの微粒子との間での粘着度における実質的な差異を確保する処理を行う。この差異は、プリンティングの直後、又は部分的な焼成又は完全な焼成の後顕在化する。この差異は、分散剤の特性に差がある結果（例えば、固体微粒子間の接着特性の差異）、又は固体微粒子の焼結傾向がお互いに異なっている結果であろう。一般に、サポート構造は、水又は溶剤中で、物体より柔らかく又は壊れやすく又は混和しやすく、従って、プリンティングされた物体から素早く除去できるようにすべきである。理想的なサポートは、焼成の間にサポートが、例えば、分解及び蒸発により、消えてしまうようなものである。

第２の実施形態では、サポートには、揮発性の液体中に溶解した固体素材が含まれる。液体が蒸発したのち、固体の薄板が残り固体のサポートを形成する。

第３の実施形態では、プリンティング後の固体の素材は後処理液に対して溶解性を有する。従って、３Ｄ物体及びサポートのプリンティングを完了した後、物体及びサポートは、水や薄い酸のような後処理液に浸し、溶解させることでサポートを除去する。

第４の実施形態では、固体のサポート素材は、固体のサポート素材が蒸発、又は焼成処理過程で燃えてしまうようになっている。１つの例は、有機溶剤に溶かしたワックス、又は分散液に分散させた高分子化合物の微粒子である。溶剤又は分散液は、プリンティング中に（例えば、２００℃で）層毎に蒸発し、ワックス又は高分子化合物は硬化する。プリンティングの後、サポートする本体は、オーブンで、好ましくは真空にして、焼成される。（例えば）５５０℃で、ワックスは蒸発し消失し、７００℃で、高分子化合物についても同様となる。

第２の実施形態及び第３の実施形態の例では、水の中に溶解された塩（例えば、ＮａＣｌ−塩化ナトリウム、食卓塩としても知られている）を用いている。水を蒸発させた後、固体のサポートが後に残る。プリンティングを完了した後、物体を水に漬けることができ、塩は溶けてしまう。

サポート素材の他の例は、有機分散剤の存在下で溶剤中に分散させた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子の分散である。プリンティング及び／又は焼成が完了した後、乾いたＺｎＯ微粒子を、適度な力を加えることにより（この例では、ＺｎＯ微粒子は相互に焼結していないと仮定する）取り除くことができる。他の選択肢としては、物体を強い酸（例えば、ＨＮＯ３）に浸し、亜鉛を溶解させる（ＺｎＯ＋２ＨＮＯ３＝Ｚｎ（ＮＯ３）２＋Ｈ２Ｏ） 先の例の代替例として、酸化物微粒子の混合物とキャリア液に溶かした塩である。プリンティングの後（サポートが乾燥したとき）、物体及びサポートは、水又は酸溶液に浸され、塩はこの液により溶かされ酸化物微粒子は粘着性のないダストの薄板としてとどまる。

サポート素材の別の例はシリカ（ＳｉＯ２）の分散液である。シリカは入手が容易であり比較的安価な素材である。分散液が乾燥すると、残留シリカ微粒子は、７００℃に温められた後でもお互いに粘着せずに接触しているだけであり、従って、シリカのサポート本体は、物体から取り除くことができる。

そのようなシリカの分散液の例は、エチレングリコール及びＤｅｇｂｅ（ジ・エチレン・グリコール・ブチル・エーテル）溶剤に分散された、平均直径１２ｎｍのＳｉＯ２微粒子を含むＥＶＯＮＩＫ ＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓによるＡｅｒｏｄｉｓｐ Ｇ１２２０である。

サポート素材の別の例は、硫酸カルシウムの分散液である。硫酸カルシウムは、石膏ボード、漆喰、及び食品添加剤のような多くの用途で用いられる普通の素材である。硫酸カルシウムは、水に混ぜることのできる無機塩であり、プリンティング及び／又は焼成の後、水で洗うことにより、このサポート素材を取り除くことが可能である。硫酸カルシウムのインクは、以下のステップで調合することができる。
ａ．固体の無水硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）をグリコール・エーテル中で、イオンとアクリルを組み合わせた分散剤とともに撹拌機ミルにより粉砕し、３μｍメッシュのフィルターを通過する安定した分散液を形成する。
ｂ．この分散液を、インクに必要な固体量に応じてさらにグリコール・エーテルを加えて薄める。

１８．強化されたサポート及びペデスタル
ここで、図１１Ｃを参照すると、これは強化したサポート柱を用いた図である。側面図１１３０は、プリンティング中の３Ｄ物体３１２及びサポート柱１１１０を示す。対応する平面図１１３２は上部層を示す。上部層の図には、サポート１１１４（続く物体層のために形成されたサポート）部分、及び、物体層１１０４（物体及び／又はサポート層に築かれた）部分が含まれる。サポート１１００の素材が下のトレイ３１８又は上（及び、又は下の）物体３１２にうまく接着していない場合、好ましくは物体素材の柱１１１０を加えることにより補強材を追加することができる。

物体とトレイとの接着が強すぎる場合、サポートを含むペデスタル１１１２を物体の下面の下に追加することもできる。本明細書の文脈において、ペデスタルには、物体下層より低いすべてのサポート層（強化されていてもいなくても）を含めることができる。ペデスタル１１１２は、３Ｄ物体の適切で正確なＺ軸寸法を取得するための手助けをすることができる。これは、（ならしローラ３０２に類似するローラ１１１６のような）ならし装置が完全にペデスタル１１１２に接触しペデスタルを平らにするような高さまで、サポート‐ペデスタルのプリンティング層により少なくとも部分的に達成される。その後、物体のプリンティング及び素材のサポートは、平らにしたペデスタル上で行われる。

１９．オーブン中での（最終）焼結の完成
プリンティングが完了した後、物体は通常、完全な焼結が生じるのに必要な温度まで物体を焼成するオーブンに入れられる。この最終（完全）焼結段階には、以下のステップが含まれる。

すべての有機素材をバーンアウトさせるための初期加温。

無機添加剤（コバルトのような）を液化させるためのさらなる加温。

液相中の微粒子を焼結するための、最終加温。

焼成ステップの一部には、この明細書の別の場所に記載したように、真空を適用するステップ、圧力を加えるステップ、酸化防止のために不活性ガスを加えるステップ、及び、望ましい、本体への分子拡散又は化学反応を起こすことができる他のガスを加えるステップを含めることができる。

２０．高い処理能力
ここで図１２を参照すると、これは３Ｄ物体の製造のための例示的な回転台機械を示す図である。３Ｄプリンティングは、一般に、各物体が通常いく千ものプリンティングされた層で構成されているため、生産量が低いことで特徴づけられる。３Ｄ物体１２２０のための回転製造機械の複数のトレイ１２００を、（３Ｄ物体３１２のような）３Ｄ物体の製造処理能力を向上させるために用いることができる。

１つの実施形態では、３Ｄ製造機械１２２０は、多くのプリンティング（噴射）ヘッドによる同じ工程で多くの物体の製造を可能にするために、複数のプリンティング（好ましくはインクジェット）ヘッド１２１４及び複数のトレイ１２００を含むことが望ましい。複数のプリンティングヘッドは、プリンティングヘッドのグループ（１２０６Ａ、１２０６Ｂ、１２０６Ｃ）にグループ化することができる。多くのそして別々の部分（例示的には３Ｄ物体１２０２）が各トレイにプリンティングされる。各物体は（プリンティングヘッドの下の）プリンティングセクションを複数回（サイクル）通る。各物体は、通常、プリンティングされた何千もの層から作られるので、何千ものサイクルが必要となる。各サイクルが複数のプリンティングヘッドによる複数のプリンティングを含む場合、サイクルの数を何千から何百に減少させることができる。この記載に基づき、当業者は、具体的に複数の物体を作るのにどれだけの数のヘッド及びサイクル及びトレイ１２００が必要であるかを決定することができる。

複数のヘッドはＹ軸方向に並べられ、層の表面を１パスで完全に時間差をもって注入することができるように、複数のヘッドのそれぞれのノズルがＹ方向にお互いにずらされる。例えば、１パスで１つ以上の層をプリンティングするために、１つの層に注入するのに必要な数より多くのプリンティングヘッドを用いることができる。互いに異なる成型素材のヘッドを採用することができる。例えば、第１のグループのプリンティングヘッド１２０６Ａは、第１の素材（素材Ａ）をプリンティングするために構成され、第２のグループのプリンティングヘッド１２０６Ｂは、第２の素材（素材Ｂ）をプリンティングするために構成される。サポート素材のためのヘッドを採用することもできる。例えば、プリンティングサポート素材のための第３のグループのプリンティングヘッド１２０６Ｃである。代替的に、１つの経路（すなわち、１つのサイクル）に層を堆積させた後、プリンティングされた層の上に（照射源３０８のような）加熱照射源１２０８が続く。加えて、任意的に、ならし装置１２１０（例えば、ならしローラ３０２）を、通常、プリンティングヘッドの後の、回転台サイクル中に含めることができる。

物体のプリンティングが終了したとき、ロボットアーム１２０４は回転台１２１２からトレイ１２００を取り除き、又は、トレイ１２００から物体１２０２を取り除き、回転台の回転を止めることなくさらなる製造段階（例えば、焼成）に物体を送ることができる。各トレイの層から層への動きは、ならし装置が乾いた層の上面をそぎ取るのに適切な高さに最後にプリンティングされた層をもってゆくよう、Ｚ方向に少し低くシフトすることに留意すべきである。すべての部品がトレイから取り除かれたとき、トレイ１２００が回転台１２１２にとどまる好ましい場合では、トレイのＺレベル（高さ）は、初期の位置に管理され、機械は次のグループの部品をプリンティングを開始する。

代替的な実施例では、各トレイ１２００に除去可能なプレート１２１６を最初に乗せて、１以上の物体１２０２を後でプリンティングする。この場合、トレイ１２００は、回転台に固定され、除去可能なプレート１２１６を保持する「チャック」となることが好ましい。プレート１２１６上のすべての物体１２０２がプリンティングされたとき、ロボットアーム１２０４が除去可能なプレート１２１６を取り除き、除去可能なプレート上の物体と共に除去可能なプレートを、焼成段階のような次の段階へ送る。除去可能なプレートには、薄い金属プレートを含めることができ、あるいは、焼成段階で通常９００℃以上の温度を用いる場合は、カーボンプレートを含めることができる。プレートは、真空により、又は、プレートの周りに「指」を保持することにより、チャックに保持される。

プリンティングヘッド１２１４の下の回転台１２１２トラックの部分は、直線が好ましい。ヘッドは、「ノズル散乱」を実行するために、回転台サイクルごとにＹ軸方向に動く。本明細書の別の場所で記載したように、プリンティングの間に必要な温度に従い、トレイ１２００は温められ、プリンティングヘッド１２１４は、トレイの熱及び煙から保護される。

２１．システムコントローラ
図１３は、本発明にコントローラを組み込むよう構成された例示的システム１３００の高位部分ブロック図である。システム（処理システム）１３００には、（１以上の）プロセッサ１３０２及び４つの例示的記憶装置、すなわち、ＲＡＭ１３０４、ブートＲＯＭ１３０６、大容量記憶装置（ハードディスク）１３０８、及びフラッシュメモリ１３１０、が含まれ、すべては共通バス１３１２を介して通信を行う。当業者に知られているように、処理及びメモリには、ソフトウェアを記憶したコンピュータ読み取り媒体、及び／又は、ファームウェア、及び／又は、フィールドプログラマブル論理アレー（ＦＰＬＡ）要素、ハードワイヤード論理要素、フィールドプログラマブルゲートアレー（ＦＰＧＡ）要素、及び特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）要素を含むがこれらに限定されない、任意のハードウェアを含むことができる。縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）構造、及び／又は、複雑命令セットコンピュータ（ＣＩＳＣ）構造を含むがこれらに限定されない、任意の命令セット構造をプロセッサ１３０２で用いることができる。モジュール（処理モジュール）１３１４が大容量記憶装置１３０８に示されているが、当業者には明らかなように、このモジュールは、任意の記憶装置に配置することができる。

大容量記憶装置１３０８は、ここに記載された方法を組み込むためのコンピュータ読み取り可能な命令を有するコンピュータ読み取り可能媒体の、限定を意図しない実施例である。このようなコンピュータ読み取り可能記憶媒体の他の実施例として、このような命令を書き込んだＣＤのような、読み出し専用メモリが含まれる。

システム１３００は、記憶装置に保存されたオペレーティングシステムを有することができ、ＲＯＭはこのシステムのためのブートコードを含むことができ、プロセッサはオペレーティングシステムをＲＡＭ１３０４にロードするためにブートコードを実行するよう構成することができ、オペレーティングシステムを実行してコンピュータ読み取り可能命令をＲＡＭ１３０４にコピーしてこの命令を実行する。

ネットワーク接続１３２０により、システム１３００から及びシステム１３００への通信がなされる。一般に、単一のネットワーク接続は、ローカル及び／又は遠隔のネットワークにある他の装置との仮想接続を含む、１つ以上のリンクを提供する。代替的に、システム１３００は、１以上のネットワーク接続（不図示）を含み、各ネットワーク接続は、他の装置及び／又はネットワークとの１以上のリンクを提供することができる。

システム１３００は、ネットワークを介してクライアント又はサーバとそれぞれ接続されたサーバ又はクライアントとして実施することができる。代替的に、システム１３００は、組み込まれたコントローラとして実施することができる。
動作：第１の実施形態
第１の実施形態の原理および動作は添付図及び詳細な説明を参照することでよく理解できるであろう。本実施形態は、物体をプリンティングするシステム及び方法である。本システムにより、プリンティング中にキャリア液の蒸発を容易にする一方、少なくとも分散剤の一部はプリンティングされた層に残留する。

従来の実施形態では、プリンティングの後物体本体を加熱しキャリアを蒸発させるが、本実施形態の特徴は、プリンティングされた層（物体の本体の上面）の（ごく最近／現在の）温度（ＴＬ）をキャリアの沸点Ｔ１の近傍又は沸点以上（例えば、摂氏で０．７×Ｔ１だけ上回る）であって、同時に分散剤の沸点以下にもって行き又は保持することである。この画期的な特徴により、プリンティングの後にキャリアを蒸発させる従来の技術とは対照的に、インクをプリンティングしているときにキャリア液が蒸発する一方、分散剤の少なくとも一部は物体のプリンティングされた層に残留する。いくつかの場合は、キャリア液が蒸発した後、残留した分散剤が固体微粒子を結合させる役割を果たす。代替的に、キャリア液が蒸発した後、固体微粒子の結合を補助するために他の素材をインクに加えることができる。

当業者であれば、所定の物体（及び付属するインク、キャリア液、分散剤、及び、他の任意的要素）に対して、キャリア沸点温度の下限（［Ｔ１］）以上であって分散剤沸点温度の上限（［Ｔ２］）以下の、所定の（測定された／計算された）温度範囲（［Ｔ１］＜ＴＬ＜［Ｔ２］）があり、上部層の温度（ＴＬ）をこの所定の温度範囲までもって行き又は保持することにより、キャリアを蒸発させる一方分散剤をプリンティングされた現在の層に残留させることが可能となることに気がつくであろう。言い換えれば、事実上、正確なキャリア沸点温度Ｔ１を使わなくてもよく、キャリアが蒸発するキャリア沸点温度Ｔ１以下の既知の範囲が存在する。キャリア沸点温度Ｔ１以下のこの範囲を、この明細書ではキャリア沸点温度の下限（［Ｔ１］）と称する。同様に、正確な分散剤沸点温度Ｔ２を使わなくてもよく、分散剤が蒸発しない（液体のまま残る）分散剤沸点温度Ｔ２近傍の既知の範囲が存在する。分散剤沸点温度Ｔ２近傍のこの範囲を、この明細書では分散剤沸点温度の上限（［Ｔ２］）と称する。下限及び上限は、（通常、華氏で測って）それぞれの沸点温度の２０％上まわるか又は２０％下回る。下限（［Ｔ１］）は、通常、華氏で測ってキャリア沸点温度（Ｔ１）より２０％下回ることができる。上限（［Ｔ２］）は、通常、華氏で測って分散剤沸点温度（Ｔ２）より２０％上回ることも下回ることもできる。

物体のプリンティング面に第１の層がプリンティングされる。第１の層の物体部分は、通常は対応する少なくとも１つのインクジェットプリンティングヘッドにより、少なくとも１つのインクでプリンティングされる。プリンティングヘッドの１つ以上は、通常すべてのプリンティングヘッドは、第１の層の内容に従い調節することができる。少なくとも１つのインクの各々には、通常、キャリア沸点温度（Ｔ１）を有するキャリア、分散剤沸点温度（Ｔ２）を有する分散剤、及び、微粒子焼結温度（Ｔ３）を有する微粒子が含まれる。少なくとも２つのインクがプリンティングされたとき、この少なくとも２つのインクの各々には、異なるタイプの微粒子を含むことができ、この少なくとも２つのインクの各々の局所的な比率は、プリンティングされる層の仕様（第１の層の仕様）により決まる。一般的に、このインクの各々の局所的な比率は、１つのプリンティングされた層から他のプリンティングされた層で、及び、層の１つの点から同じ層の他の点で変化する。層には又サポート部が含まれ、サポート部は、以下に説明するように、物体層に隣接してサポートがプリンティングされる。

本明細書の他の部分に記載したように、キャリアが蒸発した後、微粒子を相互に結合させるために、及び／又は、キャリアが蒸発した後、微粒子が相互に焼結するのを抑制するために、分散剤を付加的に及び／又は代替的に選択することができる。

インクジェットプリンティングの特徴は、プリンティングが選択可能である点、言い換えれば、（物体の第１の層のような）プリンティングする各層の一部である領域にプリンティングする点である。各層は、通常、現在の層のどの部分が好ましい物体なのかの情報を含む、層の仕様又は層の内容（概要）に基づきプリンティングされる。代替的に、層の仕様には、現在の層のプリンティングされない領域について、別のインク（第２のインク、第３のインク、等）によりプリンティングされる領域について、サポート領域について、及び／又は、鋳型領域についての情報を含めることができる。

本明細書の他の部分に記載したように、上部層の温度（ＴＬ）まで持ち上げ又は保持し、分散剤を蒸発させ、及び／又は、焼結させることは、加熱ランプのような照射源、物体の上の電磁（ＥＭ）照射源、選択的レーザ又は非選択的レーザ、集光線形レーザビーム、走査レーザビーム、走査集光ペンシルレーザビーム、線形白熱電球からの集光ライト、ガス放電ランプからの集光ライト、フラッシュライト、紫外線（ＵＶ）光源、可視光源、赤外線（ＩＲ）光源、及び、基板（トレイ）温度制御の使用のような技術により達成することができる。走査レーザビームを用いる場合、ビームは層の内容（現在の層のどの部分が物体に好ましいかの情報）に従い調節することができる。上述の技術は、第１の層の温度を物体の温度より一時的に上昇させることで分散剤を蒸発させるために用いることができる。

プリンティングが選択的で、物体の第１の層の一部の領域にプリンティングする場合、選択的プリンティングの後、非選択的レーザを物体がプリンティングされたすべての領域に照射するために用いることができる（例えば、線形集光レーザを用いる）。選択的プリンティングの後に非選択的加熱源を用いる、特に非選択的レーザを用いる技術は、上面を加熱するため、すなわち、分散剤をファイアリングオフ（蒸発）させるために用いることができる。一方、従来の技術では、非選択的プリンティング（又は、プリンティング領域に、３Ｄ物体を構築するためのインク又は他の物質を単に供給する）を用い、続いて、物体の必要な部分を焼結するために選択的レーザを用いる。

キャリアを蒸発させた後、任意的に、残留している分散剤又は分散剤の一部が蒸発することができ、次に、任意的に、第１の（最も最近プリンティングされた）層を焼結させることができる。任意的に、キャリアを蒸発させた後、分散剤を蒸発させた後、又は（プリンティングされた層）を焼結させた後、第１の層の上に次の層をプリンティングすることができる。一般に、物体は何百又は何千ものプリンティングされた層により構築され、この方法は、次の層を（新しい「第１の層」として）先にプリンティングされた（第１の）層の上にプリンティングすることを繰り返す。

本明細書の他の部分に記載したように、触媒をプリンティングされた層（第１の層）に加えることができる。触媒は、ハロゲン化合物及び塩化銅のような化合物から選択することができる。触媒は種々の技術で加えることができる。例えば、
少なくとも１つのインクに触媒を含める、
第１の層の上からガス状の触媒を噴出させる、
第１の層の上から液状の触媒を噴出させる、
第１の層の上からガス状の触媒を噴霧する、
第１の層の上から液状の触媒を噴霧する、
技術である。

物体は、通常、加熱された又は断熱素材のトレイ上でプリンティングされる。

上面の温度ＴＳがキャリア沸騰温度Ｔ１以上に保持された場合、（例えば、Ｔ１より３０℃高い）新たに分配された層の液体キャリアは、インクが上面に着地したとき急激に（爆発的に）蒸発し、多くの小さな空になった膨張部を含むスポンジのような層を形成する。これは急激な沸騰の間、ガスが開口を作り「飛び出す」寸前に、分配されたインクが（キャリアガスにより）、膨張し凍結（すなわち、乾燥）するからである。結果として３Ｄ物体の構造はこのように多孔質となる。多孔質の物体本体をつくることは、その後のオーブンでの加熱において、残留した分散剤を物体の構造体から流れ出させるために好ましいであろう。その後の加熱は、残留した分散剤及び／又は有機素材のような他のインク成分を除去（分解及び／又は蒸発）するために用いることができる。
動作：第２の実施形態
第２の実施形態の原理および動作は添付図及び詳細な説明を参照することでよく理解できるであろう。本実施形態は、物体をプリンティングするシステム及び方法である。本システムにより、第１の層の焼結に先だって及び／又は第２の層のプリンティングに先だって第１の層の分散剤の蒸発を容易にする。

本明細書の他の部分に記載したように、従来の実施形態では、分散剤を完成した物体の中に残し、全体物体をプリンティングの後、全体物体を加熱し分散剤の部分をファイアオフ（蒸発）する。本実施形態の特徴は、プリンティング中に少なくとも分散剤の一部を蒸発させることである。一般に、物体をプリンティングする方法は、少なくとの１つのインクで第１の層をプリンティングすることから始まり、分散剤の少なくとも一部、通常は実質的にすべての分散剤を蒸発させる。分散剤の少なくとも一部を蒸発させたあと、その後の動作を行う。その後の動作には、
第１の層を少なくとも部分的に焼結させるステップ、及び
第１の層の上に少なくとも１つのインクで次の層をプリンティングすることを繰り返す。
が含まれる。

任意的に、分散剤の少なくとも一部を蒸発させることに先立ち、第１の層に分散剤が残っている間にキャリアを蒸発させることができる。

一般に、上述した技術及び選択肢は、特に第１の実施形態を参照して、この第２の実施形態に組み込むこともできる。
動作：第３の実施形態：図２Ａ〜３
第３の実施形態の原理および動作は添付図及び詳細な説明を参照することでよく理解できるであろう。本実施形態は、物体をプリンティングするシステム及び方法である。本システムにより、水平ローラを用いてプリンティングされた物体の上部層を平らにすることが容易になる。

本明細書の他の部分に記載したように、プリンティングでは、次の処理のために十分平らになっていない（粗すぎる）上部層（最も最近プリンティングされた／第１の層）生じる結果となることがある。この場合、物体の上部を平らにすることが求められる。従来の実施形態では、垂直ビームの周りに回転する垂直ミル又はグラインディングディスク、平滑又はナールドローラを用いている。本実施形態では、画期的な水平ローラを用いる。任意的実施形態では、水平ローラ切削（ブレードのついた）ローラである。

一般に、物体をプリンティングする方法は、少なくとの１つのインクで第１の層をプリンティングすることから始まり、第１の層を少なくとも部分的に硬くする。そして、第１の層を画期的な水平ローラを用いて平らにする。水平ローラには、１つ以上のブレード（又は代替的に円筒形の研磨面）が含まれ、第１の層の平面に水平な軸（通常、Ｙ軸）の周りに回転する。

本実施形態に対する、付加、選択肢、代替、として、上述の「ならし装置」に記載されている。平らにした後、及び、選択的に、クリーニング、さらなる硬化、分散剤の少なくとも一部の蒸発、及び／又は、部分的焼結の後、物体がまだ完成していない（未完成の）場合は、少なくとも１つのインクの次の層が第１の層にプリンティングされる。
動作：第４の実施形態：図１０Ａ〜１１Ｃ
第４の実施形態の原理および動作は添付図及び詳細な説明を参照することでよく理解できるであろう。本実施形態は、サポートを有する物体をプリンティングするシステム及び方法である。本システムは、マップに従い層を繰り返しプリンティングするのを容易にし、各層は、潜在的に物体部及びサポート部を有し、結果的に、サポートを有する物体とするものである。特に、負の角度及び鋳型に対するサポートである。

本明細書の他の部分に記載したように、サポートを用いた技術により、鋳型の使用、強化したサポートの使用及びペデスタルの使用による負の角度に対するサポートが容易になる。

層の物体部分は、一般に第１のインクと称される物体インクでプリンティングされる。同様に、物体のサポート部分は、一般に第２のインクと称されるサポートインクでプリンティングされる。

一般に、サポートを有する物体をプリンティングする方法は、少なくとも第１のインクを用いて第１の層の物体部分をプリンティングすることから始まり、第１のインクには、
第１のキャリア、及び
物体を構築し第１のキャリア中に分散する第１の微粒子、
が含まれる
少なくとも第２のインクを用いる第１の層のサポート部分は、物体部分がプリンティングされる前、又は同時、又は後にプリンティングされる。第２のインクには、
第２のキャリア、及び
サポートを構築し第２のキャリア中に分散する第２の微粒子、
が含まれる
好ましくは第２のキャリアは第１のキャリアである。一般に、２の微粒子は、第１の微粒子とは異なり、キャリアは液体である。

上述の通り、サポート部分は、第２のインクで、そして付加的に第１のインクでプリンティングすることができる。言い換えれば、一般に、物体部分及びサポート部分の両方を第１のインクでプリンティングし、そして（又は同時に）第２のインクでサポート部分だけ再プリンティングする。

好ましい実施形態では、プリンティングは第１のプリンティングヘッド、通常は２以上のプリンティングヘッドであり、各プリンティングヘッドは１つのタイプのインクを噴出させ、各プリンティングヘッドは第１の層の内容（物体、サポート、及び、空間部分）に従い調節されるような、プリンティングヘッドを介して行われる。

第１の層のプリンティングのあと、物体が完成していない（未完成である）場合は、次の層が第１の層の上にプリンティングされ、この次の層には、第１の層の上のそれぞれの物体部分とサポート部分とが含まれる。

サポートインク中の固体微粒子には、水に混ぜることができ、少なくとも部分的に水に溶解する微粒子、無機固体、有機物、重合体、第１の微粒子、塩、金属酸化物（例えば、酸化亜鉛）、シリカ（ＳｉＯ２）、硫酸カルシウム、タングステンカーバイド（ＷＣ）を含むことができる
本明細書の他の部分に記載したように、物体部分及びサポート部分に用いられる微粒子は、具体的な応用例、要求、及び物体の特性により決まる。使用する微粒子には、金属、金属酸化物、金属炭化物、合金、無機塩類、重合体微粒子、ポリオレフィン、及びポリオレフィンポリ（４−メチル−１−ペンテン）を含めることができる。

サポートを有する物体のプリンティングが完了したとき、サポートは、プリンティングの直後又はそれに続くオーブン内での処理の後、取り除かなければならない。サポートは、種々の技術を用いて物体から取り除くことができ、具体的な技術はサポートのタイプにより決まる。技術には、燃焼、浸漬させてサポートを溶解させる、水に漬けてサポートを溶解させる、酸に漬けてサポートを溶解させる、薄い酸に漬ける、強い酸に漬ける、ＨＮＯ３に漬ける、サンドブラスト、水ジェット、等が含まれる。

記載した方法は他の領域にも用いることができると予想される。例えば、一般に（非公式に）２次元（２Ｄ）と呼ばれる物体を構築することがあげられる。限定を意図しない実施例として、柔軟性のある金属又は複合アンテナ及び生物学的センサーが含まれる。これらの場合において、２Ｄ物体は、３Ｄ物体の構築の場合と同様の必要条件をもっている可能性がある。例えば、２Ｄ物体をプリンティングさせるのに用いられるインクには、プリンティングのための分散剤が含まれるが、分散剤は物体が完成した後除去しなければならない。

本明細書で言及されたインクは、商業的に入手可能な従来のインクであることに留意すべきである。代替的インク付加的インク及び新しいインクは、本発明に用いることができることが予見される。

この実施形態の説明を補助するために用いられた選択は、本発明の有効性及び有用性を損なうものではない。応用例に応じて、より一般的な選択を行うことが予見される。

この実施形態の説明を補助するために簡単にした計算を用いることは、本発明の有用性及び基本的な利点を損なうものではない。

ここで留意すべきは、応用例に応じてモジュール及び処理について種々の実施形態が可能であることである。モジュールは、１つ以上の場所で単一のプロセッサ又は分散配置されたプロセッサ上で、ソフトウェアで実行することが好ましいが、ハードウェア及びファームウェアとして実行することもできる。上述のモジュールファンクションはもっと少ないモジュールに統合し実施すること、又は、サブファンクションに分割し、多数のモジュールとして実施すること場できる。上記記載により、当業者は具体的な応用例に対する実施について設計することができるであろう。

ここで留意すべきは、上記実施例、使用した数、例示的な計算は、この実施形態の説明を補助するためのものであることである。不注意による誤記、誤計算、及び／又は、単純化した計算により、本発明の有用性及び基本的な利点を損なうものではない。

添付請求項は、多重従属がないように記載されているが、これは、そのような多重従属を許容しない司法的な形式的要求を適応させるためだけのものである。ここで留意すべきは、多重従属請求項による表現により実行できる特徴のすべての組み合わせは、明らかに予見されるものであり、本発明の一部と考えられることである。

当然のことながら上記説明は、例示のみを目的とするものであり、多くの他の実施形態が添付請求項で定義される本願発明の技術的範囲内となる可能性がある。

Claims (62)

1. （ａ）少なくとも１つのインクで第１の層をプリンティングするステップであって、前記少なくとも１つのインクは、
   （ｉ）キャリア沸点温度（Ｔ１）を有するキャリア、
   （ｉｉ）分散剤沸点温度（Ｔ２）を有する分散剤、及び
   （ｉｉｉ）微粒子焼結温度（Ｔ３）を有する微粒子、
   を含むことを特徴とするステップと、
   （ｂ）前記プリンティングの期間、前記第１の層（ＴＬ）を所定の温度範囲に保持するステップと、
   （ｃ）前記所定の温度範囲は、前記キャリア沸点温度の下限（［Ｔ１］）より高く、前記分散剤沸点温度の上限（［Ｔ２］）より低く（［Ｔ１］＜ＴＬ＜［Ｔ２］）し、前記分散剤を前記第１の層に残しながら前記キャリアを蒸発させるステップと、
   を具備する物体のプリンティング方法。
2. （ａ）少なくとも１つのインクで第１の層をプリンティングするステップであって、前記少なくとも１つのインクは、
   （ｉ）キャリア沸点温度（Ｔ１）を有するキャリア、
   （ｉｉ）分散剤沸点温度（Ｔ２）を有する分散剤、及び
   （ｉｉｉ）微粒子焼結温度（Ｔ３）を有する微粒子、
   を含むことを特徴とするステップと、
   （ｂ）前記分散剤の少なくとも１部を蒸発させるステップと、
   （ｃ）それに続く操作を実行するステップであって、
   （ｉ）前記第１の層を少なくとも部分的に焼結させるステップ、及び
   （ｉｉ）前記第１の層の少なくとも１つのインクの次の層をプリンティングすることで、（ａ）のステップを繰り返すステップ、
   からなるグループから選択されることを特徴とする、それに続く操作を実行するステップと、
   を具備する物体のプリンティング方法。
3. 前記プリンティングは、前記少なくとも１つのインクを噴射する少なくとも１つのプリンティングヘッドを介しておこなうことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記プリンティングヘッドのうちの少なくとも１つは、第１の層の内容により調節されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. （ａ）前記キャリアは液体であり、
   （ｂ）前記微粒子は、物体を構成するために用いられる素材でありキャリア液に分散され、そして
   （ｃ）前記分散剤は、キャリア液に溶かされて微粒子表面に付着し、微粒子同士が凝集するのを防止する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
6. 前記分散剤の少なくとも一部を蒸発させるステップの前に前記キャリアを蒸発させるステップがさらに含まれることを特徴とする請求項２に記載の方法。
7. 前記キャリアが蒸発した後、前記分散剤が前記微粒子を相互に結びつけることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の方法。
8. 前記分散剤は、前記キャリアが蒸発した後、前記微粒子が相互に焼結するのを防止することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の方法。
9. プリンティングは選択可能であり、物体の第１の層の一部の領域にプリンティングすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
10. 物体は、断熱素材で作られたトレイ上にプリンティングされることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
11. 前記物体の上面（ＴＳ）の温度は、キャリア沸点温度Ｔ１より少なくとも４％高く、その結果、プリンティングされた物体の格子に多孔性の構造物を作ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
12. 前記下限（［Ｔ１］）には、ケルビン温度で、前記キャリア沸点温度（Ｔ１）より２０％低い温度が含まれる請求項１に記載の方法。
13. 前記上限（［Ｔ２］）は、ケルビン温度で、分散剤沸点温度（Ｔ２）より２０％大きいか又は小さいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記保持するステップは、
    （ｉ）加熱トレイ、
    （ｉｉ）前記物体の上にある電磁（ＥＭ）照射源、及び
    （ｉｉｉ）ホットガス、
    からなるグループから選択された熱源を用いて行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. プリンティングは選択的であり、前記物体の前記第１の層の一部の領域へのプリンティング、及び、前記物体がプリンティングされた全領域へ照射する前記ＥＭ照射源は、非選択的であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. （ｃ）前記分散剤の少なくとも一部を蒸発させるステップ、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
17. （ｄ）前記微粒子を少なくとも部分的に焼結するステップ、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. （ｃ）少なくとも１つのインクの前記第１の層に前記少なくとも１つのインクの次の層をプリンティングするステップ、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
19. 分散剤を蒸発させるステップは、
    （ｉ）加熱ランプ、
    （ｉｉ）レーザ、
    （ｉｉｉ）集光させた線形レーザビーム、
    （ｉｖ）集光させた走査型のペンシルレーザビーム、
    （ｖ）直線状の白熱電球からの集光させた光、
    （ｖｉ）放電灯ランプ電球からの集光させた光、
    （ｖｉｉ）閃光、
    （ｖｉｉｉ）紫外線（ＵＶ）光源、
    （ｉｘ）可視光源、及び、
    （ｘ）赤外線（ＩＲ）光源、
    からなるグループから選択されるＥＭ照射源を用いることを特徴とする請求項２又は請求項１６に記載の方法。
20. プリンティングは選択的であり、前記物体の前記第１の層の一部の領域へのプリンティング、及び、前記物体がプリンティングされた全領域へ照射する前記ＥＭ照射源は、非選択的であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 前記走査型のレーザビームは、層の内容により調節されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
22. 少なくとも２つのインクがプリンティングされ、前記少なくとも２つのインクの各々には、異なるタイプの微粒子が含まれ、前記少なくとも２つのインクの各々の局所的な割合は、前記第１の層の仕様により定められることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
23. 前記微粒子は、
    （ａ）金属、
    （ｂ）金属酸化物、
    （ｃ）金属炭化物、
    （ｄ）合金、
    （ｅ）無機塩類、
    （ｆ）高分子微粒子、
    （ｇ）ポリオレフィン、及び、
    （ｈ）４−メチル−１−ペンテン重合体、
    からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
24. 前記物体を少なくとも部分的に焼結するステップの後、前記第１の層に前記少なくとも１つのインクの次の層をプリンティングすることで、請求項２に記載の（ａ）のステップを繰り返すことを特徴とする請求項２に記載の方法。
25. 触媒が前記第１の層に加えられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
26. 触媒は、
    （ａ）少なくとも１つの前記インク中に前記触媒を含めるステップ、
    （ｂ）前記第１の層の上からのガス体の前記触媒を噴射するステップ、
    （ｃ）前記第１の層の上からの液体の前記触媒を噴射するステップ、
    （ｄ）前記第１の層の上からのガス体の前記触媒を噴霧するステップ、及び
    （ｅ）前記第１の層の上からの液体の触媒を噴霧するステップ、
    を含むグループから選択される技術を用いて加えられることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
27. 前記触媒は、
    （ａ）ハロゲン化合物、及び、
    （ｂ）塩化銅化合物、
    からなるグループから選択されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
28. （ａ）少なくとも１つのインクで第１の層をプリンティングするよう構成された少なくとも１つのプリンティングヘッドであって、少なくとも１つのインクの各々には、
    （ｉ）キャリア沸点温度（Ｔ１）を有するキャリア、
    （ｉｉ）分散剤沸点温度（Ｔ２）を有する分散剤、及び
    （ｉｉｉ）微粒子焼結温度（Ｔ３）を有する微粒子が含まれることを特徴とするプリンティングヘッドと、
    （ｂ）第１の層（ＴＬ）を所定の温度範囲に保持するよう構成されたコントローラと、
    を含み、
    （ｃ） 前記所定の温度範囲は、前記キャリア沸点温度の下限（［Ｔ１］）より高く、前記分散剤沸点温度の上限（［Ｔ２］）より低い（［Ｔ１］＜ＴＬ＜［Ｔ２］）ので、前記分散剤を前記第１の層に残しながら前記キャリアを蒸発させることを特徴とする、物体をプリンティングするシステム。
29. （ａ）少なくとも１つのインクで第１の層をプリンティングするよう構成された少なくとも１つのプリンティングヘッドであって、少なくとも１つのインクの各々には、
    （ｉ）キャリア沸点温度（Ｔ１）を有するキャリア、
    （ｉｉ）分散剤沸点温度（Ｔ２）を有する分散剤、及び
    （ｉｉｉ）微粒子焼結温度（Ｔ３）を有する微粒子が含まれることを特徴とするプリンティングヘッドと、
    （ｂ）コントローラであって、
    （ｉ）前記分散剤の少なくとも１部を蒸発させるステップと、
    （Ａ）前記第１の層を少なくとも部分的に焼結させる動作、及び、
    （Ｂ）前記第１の層の少なくとも１つのインクで次の層をプリンティングすることで、（ａ）のステップを繰り返す動作、
    からなるグループから選択される、その次の動作を行うよう構成されたコントローラと、
    を含む、
    物体をプリンティングするシステム。
30. 少なくとも１つの前記プリンティングヘッドは、噴射により前記少なくとも１つのインクをプリンティングするよう構成されたインクジェットヘッドであることを特徴とする請求項２８又は請求項２９に記載のシステム。
31. 少なくとも１つの前記プリンティングヘッドは、第１の層の内容に従い調節されることを特徴とする請求項３０に記載のシステム。
32. （ａ）前記キャリアは液体であり、
    （ｂ）前記微粒子は、物体を構成するために用いられる素材でありキャリア液に分散され、
    （ｃ）前記分散剤は、前記キャリア液に溶かされて前記微粒子表面に付着し、前記微粒子同士が凝集するのを防止する、
    ことを特徴とする請求項２８又は請求項２９に記載のシステム。
33. 前記物体の前記第１の層の一部の領域へのプリンティングは選択的であることを特徴とする請求項２８又は請求項２９に記載のシステム。
34. 前記物体は断熱素材で作られたトレイ上にプリンティングされることを特徴とする請求項２８又は請求項２９に記載のシステム。
35. 前記下限（［Ｔ１］）には、ケルビン温度で、前記キャリア沸点温度（Ｔ１）より２０％低い温度が含まれることを特徴とする請求項２８に記載のシステム。
36. 前記上限（［Ｔ２］）は、ケルビン温度で、分散剤沸点温度（Ｔ２）より２０％大きいか又は小さいことを特徴とする請求項２８に記載のシステム。
37. 前記保持するステップは、
    （ｉ）加熱トレイ、
    （ｉｉ）前記物体の上にある電磁（ＥＭ）照射源、及び
    （ｉｉｉ）ホットガス、
    からなるグループから選択された熱源を用いて行われることを特徴とする請求項２８に記載のシステム。
38. プリンティングは選択的であり、前記物体の前記第１の層の一部の領域へのプリンティング、及び、前記物体がプリンティングされた全領域へ照射するＥＭ照射源は、非選択的であることを特徴とする請求項３７に記載のシステム。
39. 前記分散剤を蒸発させるステップは、
    （ｉ）加熱ランプ、
    （ｉｉ）レーザ、
    （ｉｉｉ）集光させた線形レーザビーム、
    （ｉｖ）集光させた走査型のペンシルレーザビーム、
    （ｖ）直線状の白熱電球からの集光させた光、
    （ｖｉ）放電灯ランプ電球からの集光させた光、
    （ｖｉｉ）閃光、
    （ｖｉｉｉ）紫外線（ＵＶ）光源、
    （ｉｘ）可視光源、及び、
    （ｘ）赤外線（ＩＲ）光源、
    からなるグループから選択されるＥＭ照射源を用いることを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
40. 少なくとも２つのインクをプリンティングするよう構成された少なくとも２つのプリンティングヘッドが含まれ、前記少なくとも２つのインクの各々には、異なるタイプの微粒子が含まれ、前記少なくとも２つのインクの各々の局所的な割合は、前記第１の層の仕様により定められることを特徴とする請求項２８又は請求項２９に記載のシステム。
41. （ａ）少なくとも１つのインクで第１の層をプリンティングするステップと、
    （ｂ）少なくとも部分的に前記第１の層を硬くするステップと、
    （ｃ）水平ローラを用いて前記第１の層を平らにするステップであって、前記水平ローラは、前記第１の層の平面に対して一様に平行である回転軸を有していることを特徴とするステップと、
    を具備する物体のプリンティング方法。
42. 前記水平ローラは、前記第１の層の平面に関して横軸に取り付けられていることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
43. 水平ローラは、
    （ａ）研磨面を有する研磨ローラ、
    （ｂ）離散的なブレードを有する切削ローラ、
    （ｃ）らせん状にブレードを有する切削ローラ、及び、
    （ｄ）鋼鉄及び／又はタングステンカーバイドの離散的なブレードを有する切削ローラ
    からなるグループから選択されることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
44. 平らにすることで生じる廃棄微粒子は、
    （ａ）吸引、及び、
    （ｂ）ダストフィルタを経由したパイプを介しての吸引、
    からなるグループから選択される技術を用いて前記第１の層から除去されることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
45. 前記水平ローラは
    （ａ）前記ローラの外部の熱源、
    （ｂ）前記ローラの内部の熱源、及び、
    （ｃ）静的内部熱源、
    からなるグループから選択される加熱源を用いて、前記第１の層の層温度より高いローラ温度になるよう加熱されることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
46. 前記第１の層に少なくとも１つのインクでその次の層をプリンティングするステップをさらに含むことを特徴とする請求項４１又は請求項４４に記載の方法。
47. （ａ）少なくとも１つのインクで第１の層をプリンティングするよう構成された少なくとも１つのプリンティングヘッドと、
    （ｂ）前記第１の層の平面に対して一様に垂直に回転軸する水平ローラと、
    （ｃ）コントローラであって、
    （ｉ）前記第１の層を少なくとも部分的に硬くし、
    （ｉｉ）前記水平ローラを用いて前記第１の層を平らにする、
    よう構成されていることを特徴とするコントローラと、
    を具備するシステム。
48. 前記水平ローラは、前記第１の層の平面に関して横軸に取り付けられていることを特徴とする請求項４７に記載のシステム。
49. 前記ローラは、
    （ａ）研磨面を有する研磨ローラ、
    （ｂ）離散的なブレードを有する切削ローラ、
    （ｃ）らせん状にブレードを有する切削ローラ、及び、
    （ｄ）鋼鉄及びタングステンカーバイドの離散的なブレードを有する切削ローラ、
    からなるグループから選択されることを特徴とする請求項４７に記載のシステム。
50. サポートを有する物体をプリンティングする方法であって、該方法は、
    （ａ）少なくとも第１のインクを用いて第１の層の物体部分をプリンティングするステップであって、前記第１のインクは、
    （ｉ）第１のキャリアと、
    （ｉｉ）前記物体を構築するために用いられ、前記第１のキャリアに分散された第１の微粒子と、
    を含むことを特徴とするステップと、
    （ｂ）少なくとも第２のインクを用いて前記第１の層のサポート部分をプリンティングするステップであって、前記第２のインクは、
    （ｉ）第２のキャリアと、
    （ｉｉ）前記サポートを構築するために用いられ、前記第２のキャリアに分散された第１の微粒子と、
    を含むことを特徴とするステップと、
    を具備することを特徴とする方法。
51. 前記第１のキャリア及び前記第２のキャリアは液体であることを特徴とする請求項５０に記載の方法。
52. （ｃ）前記第１の層の上にそれぞれ物体部分とサポート部分とを含むその次の層をプリンティングステップをさらに含むことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
53. 前記第２の微粒子は、
    （ｉ）水と混和性があり、
    （ｉｉ）少なくとも部分的には水に対して溶解性がある、
    （ｉｉｉ）無機固形物、
    （ｉｖ）有機物、
    （ｖ）ポリマー、
    （ｖｉ）第１の微粒子の硬度より小さい硬度を有する微粒子、
    （ｖｉｉ）塩、
    （ｖｉｉｉ）金属酸化物、
    （ｉｘ）シリカ（ＳｉＯ２）、
    （ｘ）硫酸カルシウム、及び、
    （?）タングステンカーバイド（ＷＣ）、
    からなるグループから選択されることを特徴とする請求項５０に記載の方法。
54. サポートを有する物体から、技術を用いてサポートを除去するステップを含み、
    前記技術は、
    （ｉ）焼成、
    （ｉｉ）サポートを溶解するための浸漬、
    （ｉｉｉ）サポートを溶解するための水への浸漬、
    （ｉｖ）酸への浸漬、
    （ｖ）サンドブラスト、及び、
    （ｖｉ）水噴射
    からなるグループから選択されることを特徴とする請求項５０に記載の方法。
55. 前記微粒子は、
    （ａ）金属、
    （ｂ）金属酸化物、
    （ｃ）金属炭化物、
    （ｄ）合金、
    （ｅ）無機塩類、
    （ｆ）高分子微粒子、
    （ｇ）ポリオレフィン、及び、
    （ｈ）４−メチル−１−ペンテン重合体、
    からなるグループから選択されることを特徴とする請求項５０に記載の方法。
56. サポートを有する物体をプリンティングするシステムであって、前記システムは、
    （ａ）少なくとも１つのプリンティングヘッドと、
    （ｂ）コントローラであって、
    （ｉ）前記少なくとも１つのプリンティングヘッドを介して、少なくとも第１のインクを用いて、第１の層の物体部分をプリンティングするためであって、前記第１のインクには、
    （Ａ）第１のキャリア、及び
    （Ｂ）前記物体を構築するために用いられ、前記第１のキャリア内に分散される第１の微粒子、
    を含むことを特徴とする、前記第１の層の物体部分をプリンティングするため、及び
    （ｉｉ）前記少なくとも１つのプリンティングヘッドを介して、少なくとも第２のインクを用いて、前記第１の層のサポート部分をプリンティングするためであって、前記第２のインクには、
    （Ａ）第２のキャリア、及び
    （Ｂ）前記サポートを構築するために用いられ、前記第２のキャリア内に分散される第２の微粒子、
    を含むことを特徴とする、前記第１の層のサポート部分をプリンティングするため、
    に構成されたコントローラと、
    を具備することを特徴とするシステム。
57. 前記第２のキャリアは、前記第１のキャリアであることを特徴とする請求項５０の方法又は請求項５６のシステム。
58. 前記第２の微粒子は、前記第１の微粒子とは異なることを特徴とする請求項５０の方法又は請求項５６のシステム。
59. サポート部分の前記プリンティングは、さらに加えて、前記第１のインクで行うことを特徴とする請求項５０の方法又は請求項５６のシステム。
60. 物体部分のプリンティングは、前記第１のインクを噴射する、少なくとも１つの第１のプリンティングヘッドを介して行い、サポート部分の前記プリンティングは、前記第２のインクを噴射する、少なくとも１つの第２のプリンティングヘッドを介して行うことを特徴とする請求項５０の方法又は請求項５６のシステム。
61. 前記プリンティングヘッドの少なくとも１つは、第１の層の内容に従い調節される
    ことを特徴とする請求項５０の方法又は請求項５６のシステム。
62. 前記２８乃至請求項４０、請求項４８乃至請求項４９、及び、請求項５６乃至請求項６１、のうちのいずれか１項に記載のシステム中のコントローラを構成するコンピュータプログラムを走らせるために、ネットワークに接続されたサーバにローディングすることのできるコンピュータプログラム。

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