JP6901697B2 - 流動性組成物セット及び流動性組成物 - Google Patents

Description

本発明は、三次元造形物を形成する際に使用する流動性組成物セット及び流動性組成物に関する。

従来から、三次元造形物を製造する様々な方法が実施されている。このうち、流動性組成物を使用して三次元造形物を形成する方法が開示されている。
例えば、特許文献１には、流動性組成物としての金属ペーストを用いて層を形成し、三次元造形物の対応領域にレーザーを照射して焼結又は溶融しながら三次元造形物を製造する製造方法が開示されている。

特開２００８−１８４６２２号公報

しかしながら、三次元造形物の対応領域を焼結又は溶融しながら三次元造形物を製造する場合、焼結又は溶融する際の熱により、該三次元造形物の対応領域以外の部分も焼結又は溶融してしまい、三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きい場合があった。すなわち、三次元造形物を製造する従来の製造方法では、製造される三次元造形物の後処理工程を減らすことが十分にできていなかった。

そこで、本発明の目的は、三次元造形物を形成した後の後処理工程を減らすことである。

上記課題を解決するための本発明の第１の態様の流動性組成物セットは、三次元造形物の構成材料粒子を含む流動性組成物と、前記三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部を形成する支持部形成粒子を含む流動性組成物と、を含む流動性組成物セットであって、前記支持部形成粒子の焼結温度は、前記構成材料粒子の焼結温度よりも高いことを特徴とする。

本態様によれば、支持部形成粒子の焼結温度は、構成材料粒子の焼結温度よりも高い。このため、三次元造形物の構成材料を焼結させつつ支持部の焼結を抑制することができる。このため、三次元造形物の対応領域以外の部分も焼結させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。したがって、三次元造形物を形成した後の後処理工程を減らすことができる。

本発明の第２の態様の流動性組成物セットは、三次元造形物の構成材料粒子を含む流動性組成物と、前記三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部を形成する支持部形成粒子を含む流動性組成物と、を含む流動性組成物セットであって、前記支持部形成粒子の融点は、前記構成材料粒子の融点よりも高いことを特徴とする。

本態様によれば、支持部形成粒子の融点は、構成材料粒子の融点よりも高い。このため、三次元造形物の構成材料を溶融させつつ支持部の溶融を抑制することができる。このため、三次元造形物の対応領域以外の部分も溶融させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。したがって、三次元造形物を形成した後の後処理工程を減らすことができる。

本発明の第３の態様の流動性組成物セットは、前記第１又は第２の態様において、前記構成材料粒子を含む流動性組成物及び前記支持部形成粒子を含む流動性組成物の少なくとも一方は、溶媒及びバインダーの少なくとも一方を含むことを特徴とする。

本態様によれば、構成材料粒子を含む流動性組成物及び前記支持部形成粒子を含む流動性組成物の少なくとも一方は、溶媒及びバインダーの少なくとも一方を含む。流動性組成物が溶媒を含むことで固体粒子の飛散などが抑制でき、流動性組成物がバインダーを含むことで三次元造形物の構成材料を焼結や溶融する前に形が崩れるということを抑制できる。このため、三次元造形物を製造する際の作業性を向上することができる。

本発明の第４の態様の流動性組成物セットは、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記支持部形成粒子は、セラミックス粒子を含むことを特徴とする。

本態様によれば、支持部形成粒子はセラミックス粒子を含む。セラミックスは焼結温度や融点が高いので、簡単に、三次元造形物の対応領域以外の部分を焼結又は溶融させてしまうことを抑制できる。

本発明の第５の態様の流動性組成物セットは、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記構成材料粒子は、金属粒子を含むことを特徴とする。

本態様によれば、構成材料粒子は金属粒子を含む。このため、頑丈な三次元造形物を製造することができる。
なお、「金属粒子」とは、純金属の他、合金や金属化合物も含み、半金属やその化合物も含む意味である。

本発明の第６の態様の流動性組成物セットは、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記支持部形成粒子は、セラミックス粒子を含み、前記構成材料粒子は、金属粒子を含むことを特徴とする。

本態様によれば、支持部形成粒子はセラミックス粒子を含み、構成材料粒子は金属粒子を含む。このため、簡単に、三次元造形物の対応領域以外の部分を焼結又は溶融させてしまうことを抑制できるとともに、頑丈な三次元造形物を製造することができる。

本発明の第７の態様の流動性組成物セットは、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記支持部形成粒子は、金属粒子及びセラミックス粒子の少なくとも一方を含み、前記構成材料粒子は、樹脂粒子を含むことを特徴とする。

本態様によれば、支持部形成粒子は金属粒子及びセラミックス粒子の少なくとも一方を含み、構成材料粒子は樹脂粒子を含む。このため、三次元造形物の対応領域以外の部分を焼結又は溶融させてしまうことを抑制しつつ、樹脂製の三次元造形物を製造することができる。

本発明の第８の態様の流動性組成物セットは、前記第４、第６乃至第７のいずれか１つの態様において、前記セラミックス粒子は、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、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、酸化マグネシウム及び酸化ナトリウムの少なくともいずれか１つの成分を含む粒子であることを特徴とする。

本態様によれば、効果的に、三次元造形物の対応領域以外の部分を焼結又は溶融させてしまうことを抑制できる。

本発明の第９の態様の流動性組成物セットは、前記第５から第７のいずれか１つの態様において、前記金属粒子は、アルミ、チタン、鉄、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、マルエージング鋼、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、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、酸化マグネシウム及び酸化ナトリウム、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、窒化ケイ素、窒化チタン、硫化亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、リン酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム及びホウ酸マグネシウムの少なくともいずれか１つの成分を含む粒子であることを特徴とする。

本態様によれば、特に頑丈な三次元造形物を製造することができる。

本発明の第１０の態様の流動性組成物は、三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部を形成する支持部形成粒子を含む流動性組成物と共に使用され、前記三次の構成材料粒子を含む流動性組成物であって、前記支持部形成粒子の焼結温度は、前記構成材料粒子の焼結温度よりも高いことを特徴とする。

本態様によれば、支持部形成粒子の焼結温度は、構成材料粒子の焼結温度よりも高い。このため、三次元造形物の構成材料を焼結させつつ支持部の焼結を抑制することができる。このため、三次元造形物の対応領域以外の部分も焼結させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。したがって、三次元造形物を形成した後の後処理工程を減らすことができる。

本発明の第１１の態様の流動性組成物は、三次元造形物の構成材料粒子を含む流動性組成物と共に使用され、前記三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部を形成する支持部形成粒子を含む流動性組成物であって、前記支持部形成粒子の焼結温度は、前記構成材料粒子の焼結温度よりも高いことを特徴とする。

本態様によれば、支持部形成粒子の焼結温度は、構成材料粒子の焼結温度よりも高い。このため、三次元造形物の構成材料を焼結させつつ支持部の焼結を抑制することができる。このため、三次元造形物の対応領域以外の部分も焼結させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。したがって、三次元造形物を形成した後の後処理工程を減らすことができる。

本発明の第１２の態様の流動性組成物は、前記第１０又は第１１の態様において、前記支持部形成粒子の焼結温度は１３５０℃以上１６００℃以下であり、前記構成材料粒子の焼結温度は１１００℃以上１４００℃以下であることを特徴とする。

本態様によれば、効果的に三次元造形物の対応領域以外の部分も焼結させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。

本発明の第１３の態様の流動性組成物は、三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部を形成する支持部形成粒子を含む流動性組成物と共に使用され、前記三次元造形物の構成材料粒子を含む流動性組成物であって、前記支持部形成粒子の融点は、前記構成材料粒子の融点よりも高いことを特徴とする。

本態様によれば、支持部形成粒子の融点は、構成材料粒子の融点よりも高い。このため、三次元造形物の構成材料を溶融させつつ支持部の溶融を抑制することができる。このため、三次元造形物の対応領域以外の部分も溶融させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。したがって、三次元造形物を形成した後の後処理工程を減らすことができる。

本発明の第１４の態様の流動性組成物は、三次元造形物の構成材料粒子を含む流動性組成物と共に使用され、前記三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部を形成する支持部形成粒子を含む流動性組成物であって、前記支持部形成粒子の融点は、前記構成材料粒子の融点よりも高いことを特徴とする。

本態様によれば、支持部形成粒子の融点は、構成材料粒子の融点よりも高い。このため、三次元造形物の構成材料を溶融させつつ支持部の溶融を抑制することができる。このため、三次元造形物の対応領域以外の部分も溶融させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。したがって、三次元造形物を形成した後の後処理工程を減らすことができる。

本発明の第１５の態様の流動性組成物は、前記第１３又は第１４の態様において、前記支持部形成粒子の融点は１７００℃以上２７３０℃以下、焼結温度は１３００℃以上１６００℃以下であり、前記構成材料粒子の融点は１５００℃以上１６００℃以下であることを特徴とする。

本態様によれば、効果的に三次元造形物の対応領域以外の部分を溶融または過度に焼結させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。

本発明の第１６の態様の流動性組成物は、三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を加熱して固める三次元造形物の製造装置で使用される流動性組成物であって、三次元造形物の形成に伴って該三次元造形物を固める際の焼結温度及び融点の少なくとも一方が表示されていることを特徴とする。

本態様によれば、三次元造形物を固める際の加熱温度を判断するための焼結温度及び融点の少なくとも一方が表示されている。このため、例えば、該流動性組成物が構成材料粒子を含む流動性組成物及び支持部形成粒子を含む流動性組成物の両方を使用する三次元造形物の製造装置で使用された場合において、該流動性組成物を、構成材料粒子を含む流動性組成物として使用する場合であっても、支持部形成粒子を含む流動性組成物として使用する場合であっても、効果的に、三次元造形物の対応領域以外の部分を焼結又は溶融させてしまうことを抑制できる。
なお、「三次元造形物を固める際の焼結温度及び融点の少なくとも一方が表示されている」とは、流動性組成物の収容部などに、直接的に焼結温度や融点が表示されている場合のほか、推奨される加熱温度の範囲が表示されていることにより間接的に焼結温度や融点が表示されている場合も含む意味である。さらには、使用可能な三次元造形物の製造装置として、加熱温度範囲が限定された三次元造形物の製造装置の機種名などが表示されていることで、間接的に焼結温度や融点が表示されている場合も含む意味である。また、流動性組成物の容器や包装体に直接的に表示されている場合のほか、これらと関連付けられた別のもの（例えば説明書や、Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓａｆｅｔｙ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ、略称ＭＳＤＳなど）に表示されている場合も含む意味である。

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

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
図１及び図２は本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図である。
ここで、本実施形態の三次元造形物の製造装置は、２種類の材料供給部（ヘッドベース）を備えているが、図１及び図２は、各々、一方の材料供給部のみを表した図であり、他方の材料供給部は省略して表している。また、図１の材料供給部は、三次元造形物の構成材料粒子を含む流動性組成物（構成材料）を供給する材料供給部である。そして、図２の材料供給部は、三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部を形成する支持部形成粒子を含む流動性組成物（支持部形成用材料）を供給する材料供給部である。なお、本実施例の構成材料粒子を含む流動性組成物及び支持部形成粒子を含む流動性組成物は、何れも溶媒とバインダーとを含むものであるが、これらを含まないものを使用してもよい。
なお、本明細書における「三次元造形」とは、いわゆる立体造形物を形成することを示すものであって、例えば、平板状、いわゆる二次元形状の形状であっても厚みを有する形状を形成することも含まれる。また、「支持する」とは、下側から支持する場合の他、横側から支持する場合や、場合によっては上側から支持する場合も含む意味である。

図１及び図２に示す三次元造形物の製造装置２０００（以下、形成装置２０００という）は、基台１１０と、基台１１０に備える駆動手段としての駆動装置１１１によって、図示するＸ，Ｙ，Ｚ方向の移動、あるいはＺ軸を中心とする回転方向に駆動可能に備えられたステージ１２０を備えている。
そして、図１で表されるように、一方の端部が基台１１０に固定され、他方の端部に構成材料を吐出する構成材料吐出部を備えるヘッドユニット１４００を複数保持するヘッドベース１１００が保持固定される、ヘッドベース支持部１３０を備えている。
また、図２で表されるように、一方の端部が基台１１０に固定され、他方の端部に支持部形成用材料を吐出する支持部形成用材料吐出部を備えるヘッドユニット１４００’を複数保持するヘッドベース１１００’が保持固定される、ヘッドベース支持部１３０’を備えている。
ここで、ヘッドベース１１００及びヘッドベース１１００’は、ＸＹ平面において並列に設けられている。
なお、構成材料吐出部１２３０及び支持部形成用材料吐出部１２３０’は、吐出される材料（構成材料及び支持部形成用材料）が異なること以外は同様の構成のものである。ただし、このような構成に限定されない。

ステージ１２０上には、三次元造形物５００が形成される過程での層５０１、５０２及び５０３が形成される。また、ステージ１２０に対向する領域には、後述する制御ユニット４００に接続された加熱部コントローラー１７１０によって熱エネルギーの照射のオン・オフが制御され、ステージ１２０全体の領域を加熱可能な加熱部１７００が設けられている。
三次元造形物５００の形成には、加熱部１７００による熱エネルギーの照射がなされるため、ステージ１２０の熱からの保護のため、耐熱性を有する試料プレート１２１を用いて、試料プレート１２１の上に三次元造形物５００を形成してもよい。試料プレート１２１としては、例えばセラミック板を用いることで、高い耐熱性を得ることができ、更に溶融（あるいは焼結されてもよい）される三次元造形物の構成材料との反応性も低く、三次元造形物５００の変質を防止することができる。なお、図１（ａ）及び図２（ａ）では、説明の便宜上、層５０１、５０２及び５０３の３層を例示したが、所望の三次元造形物５００の形状まで（図１（ａ）及び図２（ａ）中の層５０ｎまで）積層される。
ここで、層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎは、各々、支持部形成用材料吐出部１２３０’から吐出される支持部形成用材料で形成される支持層３００と、構成材料吐出部１２３０から吐出される構成材料で形成される構成層３１０（三次元造形物５００の構成領域に対応する層）と、で構成される。また、構成材料吐出部１２３０から吐出された構成材料と、支持部形成用材料吐出部１２３０’から吐出された支持部形成用材料とで、１層分の層を形成した後に、該層全体に加熱部１７００から熱エネルギーを照射して、層毎に溶融あるいは焼結させることができる。さらには、構成層３１０と支持層３００とを複数層形成することで三次元造形物の形状を完成させて、これを形成装置２０００とは別体で設けられた恒温槽（加熱部）において溶融又は焼結させることも可能である。

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

また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すヘッドベース１１００’を示すＣ’部拡大概念図である。図２（ｂ）に示すように、ヘッドベース１１００’は、複数のヘッドユニット１４００’が保持されている。ヘッドユニット１４００’は、支持部形成用材料供給装置１２００’に備える支持部形成用材料吐出部１２３０’が保持治具１４００ａ’に保持されることで構成される。支持部形成用材料吐出部１２３０’は、吐出ノズル１２３０ａ’と、材料供給コントローラー１５００によって吐出ノズル１２３０ａ’から支持部形成用材料を吐出させる吐出駆動部１２３０ｂ’と、を備えている。

加熱部１７００は、本実施形態では熱エネルギーとして電磁波を照射するエネルギー照射部により説明する。照射される熱エネルギーに電磁波を用いることにより、ターゲットとなる供給材料に効率よくエネルギーを照射することができ、品質の良い三次元造形物を形成することができる。また、例えば吐出される材料の種類に合わせて、照射エネルギー量（パワー、走査速度）を制御することが容易に行うことができ、所望の品質の三次元造形物を得ることができる。ただし、このような構成に限定されず、他の方法で加熱する構成としてもよい。また、電磁波により溶融及び焼結されることに限るものではないことは言うまでもない。すなわち、吐出される材料は、場合によってはこれが焼結材料であったり、溶融材料であったり、その他の方法によって固化する固化材料であったりする。

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

図２で表されるように、支持部形成用材料吐出部１２３０’は、ヘッドベース１１００’に保持されるヘッドユニット１４００’それぞれに対応させた支持部形成用材料を収容した支持部形成用材料供給ユニット１２１０’と供給チューブ１２２０’により接続されている。そして、所定の支持部形成用材料が支持部形成用材料供給ユニット１２１０’から支持部形成用材料吐出部１２３０’に供給される。支持部形成用材料供給ユニット１２１０’は、三次元造形物５００を造形する際の支持部を構成する支持部形成用材料（セラミックス粒子（支持部形成粒子）を含むペースト状の支持部形成用材料）が供給材料として支持部形成用材料収容部１２１０ａ’に収容され、個々の支持部形成用材料収容部１２１０ａ’は、供給チューブ１２２０’によって、個々の支持部形成用材料吐出部１２３０’に接続されている。このように、個々の支持部形成用材料収容部１２１０ａ’を備えることにより、ヘッドベース１１００’から、複数の異なる種類の支持部形成用材料を供給することができる。

構成材料としては、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単体粉末、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金（マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金）などの混合粉末を、溶剤と、バインダーとを含むスラリー状（あるいはペースト状）の混合材料などにして用いることが可能である。
また、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチックを用いることが可能である。その他、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチックも用いることが可能である。
このように、構成材料に特に限定はなく、上記金属以外の金属やセラミックスや樹脂等も使用可能である。
溶剤としては、例えば、水；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉｓｏ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉｓｏ−ブチル等の酢酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル−ｎ−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；テトラアルキルアンモニウムアセテート類；ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤；ピリジン、γ−ピコリン、２，６−ルチジン等のピリジン系溶剤；テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）等のイオン液体等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
バインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）或いはその他の熱可塑性樹脂である。

本実施形態においては、支持部形成用材料は、セラミックスを含有している。該支持部形成用材料としては、例えば金属酸化物、金属アルコキシド、金属などの混合粉末を、溶剤と、バインダーとを含むスラリー状（あるいはペースト状）の混合材料などにして用いることが可能である。
ただし、支持部形成用材料に特に限定はなく、上記の構成材料の例のような、セラミックス以外の金属や樹脂等も使用可能である。

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

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

また、加熱部１７００は、制御ユニット４００から制御信号が加熱部コントローラー１７１０に送られ、加熱部コントローラー１７１０から、加熱部１７００に電磁波を照射させる出力信号が送られる。

次に、ヘッドユニット１４００についてさらに詳細に説明する。なお、ヘッドユニット１４００’は、構成材料吐出部１２３０の代わりに支持部形成用材料吐出部１２３０’が同様の配置で構成されており、ヘッドユニット１４００と同様の構成である。このため、ヘッドユニット１４００’についての詳細な構成の説明は省略する。
図３及び図４は、ヘッドベース１１００に複数保持されるヘッドユニット１４００及びヘッドユニット１４００に保持される構成材料吐出部１２３０の保持形態の一例を示し、図３は図１（ｂ）に示す矢印Ｄ方向からのヘッドベース１１００の外観図、図４は図３に示すＥ−Ｅ’部の概略断面図である。

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

図４に示すように、構成材料吐出部１２３０は吐出ノズル１２３０ａから、ステージ１２０上に載置された試料プレート１２１上に向けて三次元造形物の構成材料である材料Ｍが吐出される。ヘッドユニット１４０１では、材料Ｍが液滴状で吐出される吐出形態を例示し、ヘッドユニット１４０２では、材料Ｍが連続体状で供給される吐出形態を例示している。本実施形態の形成装置２０００における材料Ｍの吐出形態は液滴状である。しかしながら、吐出ノズル１２３０ａが連続体状で構成材料を供給可能なものも使用可能である。

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

図５、図６及び図７は、ヘッドユニット１４００の配置と、着弾部５０の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図（図１に示すＤ方向矢視）である。先ず、図５（ａ）に示すように試料プレート１２１上の造形起点ｑ１において、ヘッドユニット１４０１及び１４０２の吐出ノズル１２３０ａから材料Ｍが吐出され、試料プレート１２１に着弾した材料Ｍにより、着弾部５０ａ及び５０ｂが形成される。なお、説明の便宜上、平面図であるが着弾部５０にはハッチングを施し、試料プレート１２１の上面に形成される１層目の層５０１の構成層３１０を例示して説明する。

先ず、図５（ａ）に示すように試料プレート１２１上の層５０１の構成層３１０の造形起点ｑ１において、図示下方の第１列目のヘッドユニット１４０１及び１４０２に備える構成材料吐出部１２３０から、材料Ｍが吐出される。吐出された材料Ｍにより、着弾部５０ａ及び５０ｂが形成される。

ヘッドユニット１４０１及び１４０２の構成材料吐出部１２３０からの材料Ｍの吐出を継続しながら、試料プレート１２１を、ヘッドベース１１００に対して相対的にＹ（＋）方向の、図５（ｂ）に示す造形起点ｑ１が２列目のヘッドユニット１４０３及び１４０４に対応する位置まで、移動させる。これによって、着弾部５０ａ及び５０ｂは、造形起点ｑ１から試料プレート１２１の相対移動後の位置ｑ２まで幅ｔを保持して延設される。さらに、造形起点ｑ１に対応した２列目のヘッドユニット１４０３及び１４０４から材料Ｍが吐出され、着弾部５０ｃ及び５０ｄが形成され始める。

図５（ｂ）に示すように着弾部５０ｃ及び５０ｄが形成され始め、ヘッドユニット１４０３及び１４０４の構成材料吐出部１２３０からの材料Ｍの吐出を継続しながら、試料プレート１２１を、ヘッドベース１１００に対して相対的にＹ（＋）方向の、図５（ｃ）に示す造形起点ｑ１が３列目のヘッドユニット１４０５及び１４０６に対応する位置まで、移動させる。これによって、着弾部５０ｃ及び５０ｄは、造形起点ｑ１から試料プレート１２１の移動後の位置ｑ２まで幅ｔを保持して延設される。同時に、着弾部５０ａ及び５０ｂは、造形起点ｑ１から試料プレート１２１の相対移動後の位置ｑ３まで幅ｔを保持して延設される。造形起点ｑ１に対応した３列目のヘッドユニット１４０５及び１４０６から材料Ｍが吐出され、着弾部５０ｅ及び５０ｆが形成され始める。

図５（ｃ）に示すように着弾部５０ｅ及び５０ｆが形成され始め、ヘッドユニット１４０５及び１４０６の構成材料吐出部１２３０からの材料Ｍの吐出を継続しながら、試料プレート１２１を、ヘッドベース１１００に対して相対的にＹ（＋）方向の、図６（ｄ）に示す造形起点ｑ１が４列目のヘッドユニット１４０７及び１４０８に対応する位置まで、移動させる。これによって、着弾部５０ｅ及び５０ｆは、造形起点ｑ１から試料プレート１２１の移動後の位置ｑ２まで幅ｔを保持して延設される。同時に、着弾部５０ａ及び５０ｂは造形起点ｑ１から試料プレート１２１の相対移動後の位置ｑ４まで、着弾部５０ｃ及び５０ｄは造形起点ｑ１から試料プレート１２１の相対移動後の位置ｑ３まで、幅ｔを保持して延設される。造形起点ｑ１に対応した４列目のヘッドユニット１４０７及び１４０８から材料Ｍが吐出され、着弾部５０ｇ及び５０ｈが形成され始める。

位置ｑ５を造形終了位置とした場合（以下、位置ｑ５を造形終点ｑ５という）、図６（ｅ）に示すように、試料プレート１２１を相対的にヘッドユニット１４０１及び１４０２が造形終点ｑ５に到達するまで移動させることで、着弾部５０ｇ及び５０ｈは延設される。そして、造形終点ｑ５に到達したヘッドユニット１４０１及び１４０２では、ヘッドユニット１４０１及び１４０２の構成材料吐出部１２３０からの材料Ｍの吐出が停止される。さらに、相対的に試料プレート１２１をＹ（＋）方向に移動させながら、ヘッドユニット１４０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７及び１４０８が造形終点ｑ５に到達するまで構成材料吐出部１２３０から材料Ｍが吐出される。すると、図７に示すように、着弾部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ及び５０ｈは、幅ｔを保持して造形起点ｑ１から造形終点ｑ５まで形成される。このようにして、造形起点ｑ１から造形終点ｑ５まで試料プレート１２１を移動させながら、ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７及び１４０８から順次、材料Ｍの吐出供給をさせることで、幅Ｔ、長さＪの、本実施形態の例示では略矩形の着弾部５０を形成することができる。そして、着弾部５０の集合体として第１層目の層５０１の構成層３１０を成形、構成することができる。

上述したように、本実施形態に係る形成装置２０００は、試料プレート１２１を備えるステージ１２０の移動に同期させ、ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７及び１４０８に備える構成材料吐出部１２３０からの材料Ｍの吐出供給を選択的に行うことで、試料プレート１２１上に所望の形状の構成層３１０を形成することができる。また、上述したように、ステージ１２０の移動は、本例ではＹ軸方向に沿った一方向へ移動させるだけで、図７に示す幅Ｔ×長さＪの領域内で所望の形状の着弾部５０、そして着弾部５０の集合体としての構成層３１０を得ることができる。

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

なお、第１層目の層５０１において、上述したように構成層３１０を形成する前或いは後に、支持部形成用材料吐出部１２３０’から支持部形成用材料を吐出させて、上記と同様の方法で、支持層３００を形成することができる。そして、層５０１に積層させて層５０２、５０３、・・・５０ｎを形成する際にも、同様に、構成層３１０及び支持層３００を形成することができる。

上述の本実施形態に係る形成装置２０００が備えるヘッドユニット１４００及び１４００’の数及び配列は、上述した数及び配列に限定されない。図８に、その例として、ヘッドベース１１００に配置されるヘッドユニット１４００の、その他の配置の例を模式図的に示す。

図８（ａ）は、ヘッドベース１１００にヘッドユニット１４００をＸ軸方向に複数、並列させた形態を示す。図８（ｂ）は、ヘッドベース１１００にヘッドユニット１４００を格子状に配列させた形態を示す。なお、いずれも配列されるヘッドユニットの数は、図示の例に限定されない。

次に、上述の本実施形態に係る形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法の一実施例について説明する。
図９は、形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造過程の一例を表す概略図である。なお、本例は、形成装置２０００が備える加熱部１７００を用いて、構成材料吐出部１２３０及び支持部形成用材料吐出部１２３０’から構成材料及び支持部形成用材料を吐出させて１層分の層を形成する毎に、該層を加熱して三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法の例である。また、本実施例の三次元造形物の製造方法では、溶融された状態の三次元造形物を製造するが、加熱温度を低下させ、焼結された状態の三次元造形物を製造してもよいことは言うまでもない。

最初に、図９（ａ）で表されるように、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させ、支持部形成用材料吐出部１２３０’から支持部形成用材料を吐出させて、第１層目の層５０１において、構成層３１０及び支持層３００を形成する。ここで、支持層３００は、該層における三次元造形物の形成領域（構成層３１０に対応する領域）以外の領域に形成される。
次に、図９（ｂ）で表されるように、第１層目の層５０１を加熱部１７００により加熱し、該層の構成層３１０を溶融させるとともに支持層３００を焼結する。なお、本実施例における加熱部１７００の加熱温度は、構成材料に含有される金属粒子（構成材料粒子）が溶融する温度であり、かつ、支持部形成用材料に含有されるセラミックス粒子（支持部形成粒子）が焼結する温度に設定してある。

以下、図９（ａ）で表される動作と図９（ｂ）で表される動作とを繰り返し、三次元造形物を完成させる。
具体的には、図９（ｃ）で表されるように、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させ、支持部形成用材料吐出部１２３０’から支持部形成用材料を吐出させて、第２層目の層５０２において、構成層３１０及び支持層３００を形成する。そして、図９（ｄ）で表されるように、第２層目の層５０１を加熱部１７００により加熱する。
さらに、図９（ｅ）で表されるように第３層目の層５０２において構成層３１０及び支持層３００を形成し、図９（ｆ）で表されるように第３層目の層５０１を加熱部１７００により加熱し、図９（ｇ）で表されるように第４層目の層５０２において構成層３１０及び支持層３００を形成し、図９（ｈ）で表されるように第４層目の層５０１を加熱部１７００により加熱して三次元造形物（溶融された状態の構成層３１０）を完成させる。

次に、図９で表される三次元造形物の製造方法の一実施例についてフローチャートを用いて説明する。
ここで、図１０は、本実施例に係る三次元造形物の製造方法のフローチャートである。

図１０で表されるように、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、最初にステップＳ１１０で、三次元造形物のデータを取得する。詳細には、例えばパーソナルコンピューターにおいて実行されているアプリケーションプログラム等から、三次元造形物の形状を表すデータを取得する。

次に、ステップＳ１２０で、層毎のデータを作成する。詳細には、三次元造形物の形状を表すデータにおいて、Ｚ方向の造形解像度に従ってスライスし、断面毎にビットマップデータ（断面データ）を生成する。
この際、生成されるビットマップデータは、三次元造形物の形成領域と三次元造形物の非形成領域とで区別されたデータになっている。

次に、ステップＳ１３０で、三次元造形物の形成領域を形成するデータに基づいて構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出（供給）させ、構成層３１０を形成する。

次に、ステップＳ１４０で、三次元造形物の非形成領域を形成するデータに基づいて支持部形成用材料吐出部１２３０’から支持部形成用材料を吐出（供給）させ、ステップＳ１３０で構成される構成層３１０と同じ層に対応する支持層３００を形成する。
なお、ステップＳ１３０とステップＳ１４０の順番は、逆でもよく、また、同時でもよい。

次に、ステップＳ１５０で、ステップＳ１３０で構成される構成層３１０及びステップＳ１４０で構成される支持層３００に対応する層に対して、加熱部１７００から電磁波を照射（熱エネルギーを付与）させ、該層における構成層３１０を溶融するとともに支持層３００を焼結する。
なお、本ステップでは、構成層３１０を溶融させ支持層３００を焼結させたが、構成層３１０を溶融させ支持層３００を溶融も焼結もさせなくてもよいし、構成層３１０を焼結させ支持層３００を溶融も焼結もさせなくてもよい。

そして、ステップＳ１６０により、ステップＳ１２０において生成された各層に対応するビットマップデータに基づく三次元造形物の造形が終了するまで、ステップＳ１３０からステップＳ１６０までが繰り返される。

そして、三次元造形物の造形が終了すると、ステップＳ１７０で、三次元造形物の現像（三次元造形物の形成領域である構成層３１０に対応する部分から三次元造形物の非形成領域である支持層３００に対応する部分を取り除くこと）を行い、本実施例の三次元造形物の製造方法を終了する。

次に、上述の本実施形態に係る形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法の別の一実施例について説明する。
図１１は、形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造過程の一例を表す概略図である。なお、本例は、形成装置２０００が備える加熱部１７００を用いず、形成装置２０００とは別体で設けられた不図示の恒温槽（加熱部）において、構成材料吐出部１２３０及び支持部形成用材料吐出部１２３０’から構成材料及び支持部形成用材料を吐出させて三次元造形物の形状の形成が終了してから、該三次元造形物の形成物を加熱して三次元造形物を製造（溶融）する三次元造形物の製造方法の例である。また、本実施例の三次元造形物の製造方法では、溶融された状態の三次元造形物を製造するが、加熱温度を低下させ、焼結された状態の三次元造形物を製造してもよいことは言うまでもない。

最初に、図１１（ａ）で表されるように、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させ、支持部形成用材料吐出部１２３０’から支持部形成用材料を吐出させて、第１層目の層５０１において、構成層３１０及び支持層３００を形成する。ここで、支持層３００は、該層における三次元造形物の形成領域（構成層３１０に対応する領域）以外の領域に形成される。
次に、図１１（ｂ）で表されるように、構成材料吐出部１２３０から構成材料を吐出させ、支持部形成用材料吐出部１２３０’から支持部形成用材料を吐出させて、第２層目の層５０２において、構成層３１０及び支持層３００を形成する。
そして、図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）で表されるように、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）で表される動作を繰り返し、三次元造形物の形状を完成させる。
そして、図１１（ｅ）で表されるように、該三次元造形物の形成物を不図示の恒温槽において加熱し、該三次元造形物の形成物の構成層３１０を溶融させるとともに支持層３００を焼結させて、三次元造形物（溶融された状態の構成層３１０）を完成させる。なお、本実施例における該恒温槽における加熱温度は、構成材料に含有される金属粒子（構成材料粒子）が溶融する温度であり、かつ、支持部形成用材料に含有されるセラミックス粒子（支持部形成粒子）が焼結する温度に設定してある。

次に、図１１で表される三次元造形物の製造方法の一実施例についてフローチャートを用いて説明する。
ここで、図１２は、本実施例に係る三次元造形物の製造方法のフローチャートである。
なお、図１２のステップＳ１１０からステップＳ１４０までとステップＳ１７０は、図９のステップＳ１１０からステップＳ１４０までとステップＳ１７０と同様であるので説明は省略する。

図１２で表されるように、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、ステップＳ１４０の終了後、ステップＳ１６０に進む。
そして、ステップＳ１６０により、ステップＳ１２０において生成された各層に対応するビットマップデータに基づく三次元造形物の形成物の造形が終了するまで、ステップＳ１３０からステップＳ１６０までが繰り返され、三次元造形物の形成物の造形が終了すると、ステップＳ１６５に進む。
ステップＳ１６５では、ステップＳ１３０からステップＳ１６０までが繰り返されて形成された三次元造形物の形成体を、不図示の恒温槽において、構成層３１０を溶融するとともに支持層３００を焼結する。なお、本ステップでは、構成層３１０を溶融させ支持層３００を焼結させたが、構成層３１０を溶融させ支持層３００を溶融も焼結もさせなくてもよいし、構成層３１０を焼結させ支持層３００を溶融も焼結もさせなくてもよい。そして、本ステップの終了後、ステップＳ１７０に進む。

ここで、上記形成装置２０００で使用される、三次元造形物の構成材料粒子を含む流動性組成物と、三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部（支持層３００）を形成する支持部形成粒子を含む流動性組成物と、を含む流動性組成物セットは、支持部形成粒子の焼結温度が構成材料粒子の焼結温度よりも高い。このため、三次元造形物の構成材料を焼結させつつ支持部の焼結を抑制することができる。このため、三次元造形物の対応領域以外の部分も焼結させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。したがって、三次元造形物を形成した後の後処理工程を減らすことができる。

また、本実施例の流動性組成物セットは、支持部形成粒子の融点が構成材料粒子の融点よりも高い。このため、三次元造形物の構成材料を溶融させつつ支持部の溶融を抑制することができる。このため、三次元造形物の対応領域以外の部分も溶融させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。したがって、三次元造形物を形成した後の後処理工程を減らすことができる。

ここで、構成材料粒子を含む流動性組成物及び前記支持部形成粒子を含む流動性組成物の少なくとも一方は、溶媒及びバインダーの少なくとも一方を含むことが好ましい。流動性組成物が溶媒を含むことで固体粒子の飛散などが抑制でき、流動性組成物がバインダーを含むことで三次元造形物の構成材料を焼結や溶融する前に形が崩れるということを抑制できるためである。このため、このような流動性組成物セットとすることで、三次元造形物を製造する際の作業性を向上することができる。

また、本実施例の支持部形成粒子はセラミックス粒子を含む。セラミックスは焼結温度や融点が高いので、簡単に、三次元造形物の対応領域以外の部分を焼結又は溶融させてしまうことを抑制できる。

また、本実施例の構成材料粒子は金属粒子を含む。このため、頑丈な三次元造形物を製造することができる。
なお、「金属粒子」とは、純金属の他、合金や金属化合物も含み、半金属やその化合物も含む意味である。

すなわち、本実施例の支持部形成粒子は、セラミックス粒子を含み、本実施例の構成材料粒子は金属粒子を含む。このため、簡単に、三次元造形物の対応領域以外の部分を焼結又は溶融させてしまうことを抑制できるとともに、頑丈な三次元造形物を製造することができる。

一方、支持部形成粒子が金属粒子及びセラミックス粒子の少なくとも一方を含み、構成材料粒子が樹脂粒子を含む構成としてもよい。このような構成とすることで、三次元造形物の対応領域以外の部分を焼結又は溶融させてしまうことを抑制しつつ、樹脂製の三次元造形物を製造することができる。

また、支持部形成粒子としてのセラミックス粒子は、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、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、酸化マグネシウム及び酸化ナトリウムの少なくともいずれか１つの成分を含む粒子であることが好ましい。効果的に、三次元造形物の対応領域以外の部分を焼結又は溶融させてしまうことを抑制できるためである。

また、構成材料粒子としての金属粒子は、アルミ、チタン、鉄、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、マルエージング鋼、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、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、酸化マグネシウム及び酸化ナトリウム、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、窒化ケイ素、窒化チタン、硫化亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、リン酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム及びホウ酸マグネシウムの少なくともいずれか１つの成分を含む粒子であることが好ましい。特に頑丈な三次元造形物を製造することができるためである。

また、本実施例の三次元造形物の構成材料粒子を含む流動性組成物は、三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部を形成する支持部形成粒子を含む流動性組成物と共に使用され、支持部形成粒子の焼結温度が構成材料粒子の焼結温度よりも高いと表現することができる。構成材料粒子を含む流動性組成物をこのような流動性組成物とすることで、三次元造形物の構成材料を焼結させつつ支持部の焼結を抑制することができる。このため、三次元造形物の対応領域以外の部分も焼結させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。したがって、三次元造形物を形成した後の後処理工程を減らすことができる。

また、本実施例の三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部を形成する支持部形成粒子を含む流動性組成物は、三次元造形物の構成材料粒子を含む流動性組成物と共に使用され、支持部形成粒子の焼結温度が構成材料粒子の焼結温度よりも高いと表現することができる。支持部形成粒子を含む流動性組成物をこのような流動性組成物とすることで、三次元造形物の構成材料を焼結させつつ支持部の焼結を抑制することができる。このため、三次元造形物の対応領域以外の部分も焼結させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。したがって、三次元造形物を形成した後の後処理工程を減らすことができる。

ここで、支持部形成粒子の焼結温度が１３５０℃以上１６００℃以下であり、構成材料粒子の焼結温度が１１００℃以上１４００℃以下であると、効果的に三次元造形物の対応領域以外の部分も焼結させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。

また、本実施例の三次元造形物の構成材料粒子を含む流動性組成物は、三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部を形成する支持部形成粒子を含む流動性組成物と共に使用され、支持部形成粒子の融点が構成材料粒子の融点よりも高いと表現することができる。構成材料粒子を含む流動性組成物をこのような流動性組成物とすることで、三次元造形物の構成材料を溶融させつつ支持部の溶融を抑制することができる。このため、三次元造形物の対応領域以外の部分も溶融させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。したがって、三次元造形物を形成した後の後処理工程を減らすことができる。

また、本実施例の三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部を形成する支持部形成粒子を含む流動性組成物は、三次元造形物の構成材料粒子を含む流動性組成物と共に使用され、支持部形成粒子の融点が構成材料粒子の融点よりも高いと表現することができる。支持部形成粒子を含む流動性組成物をこのような流動性組成物とすることで、三次元造形物の構成材料を溶融させつつ支持部の溶融を抑制することができる。このため、三次元造形物の対応領域以外の部分も溶融させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。したがって、三次元造形物を形成した後の後処理工程を減らすことができる。

ここで、支持部形成粒子の融点は１７００℃以上２７３０℃以下、焼結温度は１３００℃以上１６００℃以下であり、構成材料粒子の融点は１５００℃以上１６００℃以下であると、効果的に三次元造形物の対応領域以外の部分を溶融または過度に焼結させてしまうことで三次元造形物を取り外す際の分離作業や取り外した後の成形作業などの負荷が大きくなるということを抑制できる。

上記のことから、三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を加熱して固める三次元造形物の製造装置で使用される流動性組成物は、三次元造形物の形成に伴って該三次元造形物を固める際の焼結温度及び融点の少なくとも一方が表示されていることが好ましい。
流動性組成物に、三次元造形物を固める際の加熱温度を判断するための焼結温度及び融点の少なくとも一方が表示されていれば、例えば、該流動性組成物が構成材料粒子を含む流動性組成物及び支持部形成粒子を含む流動性組成物の両方を使用する三次元造形物の製造装置で使用された場合において、該流動性組成物を、構成材料粒子を含む流動性組成物として使用する場合であっても、支持部形成粒子を含む流動性組成物として使用する場合であっても、効果的に、三次元造形物の対応領域以外の部分を焼結又は溶融させてしまうことを抑制できるためである。
なお、「三次元造形物を固める際の焼結温度及び融点の少なくとも一方が表示されている」とは、流動性組成物の収容部などに、直接的に焼結温度や融点が表示されている場合のほか、推奨される加熱温度の範囲が表示されていることにより間接的に焼結温度や融点が表示されている場合も含む意味である。さらには、使用可能な三次元造形物の製造装置として、加熱温度範囲が限定された三次元造形物の製造装置の機種名などが表示されていることで、間接的に焼結温度や融点が表示されている場合も含む意味である。また、流動性組成物の容器や包装体に直接的に表示されている場合のほか、これらと関連付けられた別のもの（例えば説明書など）に表示されている場合も含む意味である。
また、焼結温度及び融点の少なくとも一方の代わりに、或いは、焼結温度及び融点の少なくとも一方と共に、その用途（三次元造形物の構成材料として使用するものか支持部形成用材料として使用するものかなど）を表示することも好ましい。

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

５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ及び５０ｈ着弾部、
１１０ 基台、１１１ 駆動装置、１２０ ステージ（支持体）、
１２１ 試料プレート、１３０、１３０’ ヘッドベース支持部、
３００ 支持層（支持部）、３１０ 構成層、４００ 制御ユニット（制御部）、
４１０ ステージコントローラー、４３０ レーザーコントローラー、
５００ 三次元造形物、５０１、５０２及び５０３ 層、
１１００、１１００’ ヘッドベース、
１２００ 構成材料供給装置、１２００’ 支持部形成用材料供給装置、
１２１０ 構成材料供給ユニット、１２１０’ 支持部形成用材料供給ユニット、
１２１０ａ 構成材料収容部、１２１０ａ’ 支持部形成用材料収容部、
１２２０、１２２０’ 供給チューブ、
１２３０ 構成材料吐出部、１２３０’ 支持部形成用材料吐出部、
１２３０ａ、１２３０ａ’ 吐出ノズル、１２３０ｂ、１２３０ｂ’ 吐出駆動部、
１４００、１４００’ ヘッドユニット、
１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７及び１４０８ ヘッドユニット、
１４００ａ、１４００ａ’ 保持治具、１５００ 材料供給コントローラー、
１６００、１６００’ ヘッドベース、１７００ 加熱部、
１７１０ 加熱部コントローラー、２０００ 形成装置（三次元造形物の製造装置）、
Ｌ レーザー、Ｍ 材料（構成材料）

Claims (11)

1. 構成材料粒子及び熱可塑性樹脂を含み、三次元造形物を形成する際に使用される構成用組成物と、支持部形成粒子及び熱可塑性樹脂を含み、前記三次元造形物を支持する支持部を形成する際に使用される支持用組成物と、を含む組成物セットであって、
   前記支持部形成粒子の焼結温度は、前記構成材料粒子の焼結温度よりも高く、
   前記三次元造形物及び前記支持部を形成する際に、前記熱可塑性樹脂を可塑化することによって、前記構成用組成物および前記支持用組成物を連続体の形状で吐出する製造装置に使用され、かつ、
   前記構成材料粒子の焼結温度以上であって前記支持部形成粒子の焼結温度未満の温度で、前記製造装置で形成した前記三次元造形物及び前記支持部を加熱する前記製造装置とは別体で設けられた恒温槽で使用される、ことを特徴とする組成物セット。
2. 請求項１に記載された組成物セットにおいて、
   前記支持部形成粒子は、セラミックス粒子を含むことを特徴とする組成物セット。
3. 請求項１に記載された組成物セットにおいて、
   前記構成材料粒子は、金属粒子を含むことを特徴とする組成物セット。
4. 請求項１に記載された組成物セットにおいて、
   前記支持部形成粒子は、セラミックス粒子を含み、
   前記構成材料粒子は、金属粒子を含むことを特徴とする組成物セット。
5. 請求項１に記載された組成物セットにおいて、
   前記支持部形成粒子は、金属粒子及びセラミックス粒子の少なくとも一方を含み、
   前記構成材料粒子は、樹脂粒子を含むことを特徴とする組成物セット。
6. 請求項２、４乃至５のいずれか１項に記載された組成物セットにおいて、
   前記セラミックス粒子は、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、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、酸化マグネシウム及び酸化ナトリウムの少なくともいずれか１つの成分を含む粒子であることを特徴とする組成物セット。
7. 請求項３から５のいずれか１項に記載された組成物セットにおいて、
   前記金属粒子は、アルミ、チタン、鉄、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、マルエージング鋼、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、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、酸化マグネシウム及び酸化ナトリウム、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、窒化ケイ素、窒化チタン、硫化亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、リン酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム及びホウ酸マグネシウムの少なくともいずれか１つの成分を含む粒子であることを特徴とする組成物セット。
8. 三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部を形成する支持部形成粒子及び熱可塑性樹脂を含む支持用組成物と共に使用され、構成材料粒子及び熱可塑性樹脂を含む構成用組成物であって、
   前記支持部形成粒子の焼結温度は、前記構成材料粒子の焼結温度よりも高く、
   前記三次元造形物及び前記支持部を形成する際に、前記熱可塑性樹脂を可塑化することによって、前記構成用組成物および前記支持用組成物を連続体の形状で吐出する製造装置に使用され、かつ、
   前記構成材料粒子の焼結温度以上であって前記支持部形成粒子の焼結温度未満の温度で、前記製造装置で形成した前記三次元造形物及び前記支持部を加熱する前記製造装置とは別体で設けられた恒温槽で使用される、ことを特徴とする構成用組成物。
9. 請求項８に記載された構成用組成物において、
   前記支持部形成粒子の焼結温度は１３５０℃以上１６００℃以下であり、前記構成材料粒子の焼結温度は１１００℃以上１４００℃以下であることを特徴とする構成用組成物。
10. 構成材料粒子及び熱可塑性樹脂を含む構成用組成物と共に使用され、三次元造形物を形成する際に該三次元造形物を支持する支持部を形成する支持部形成粒子及び熱可塑性樹脂を含む支持用組成物であって、
    前記支持部形成粒子の焼結温度は、前記構成材料粒子の焼結温度よりも高く、
    前記三次元造形物及び前記支持部を形成する際に、前記熱可塑性樹脂を可塑化することによって、前記構成用組成物および前記支持用組成物を連続体の形状で吐出する製造装置に使用され、かつ、
    前記構成材料粒子の焼結温度以上であって前記支持部形成粒子の焼結温度未満の温度で、前記製造装置で形成した前記三次元造形物及び前記支持部を加熱する前記製造装置とは別体で設けられた恒温槽で使用される、ことを特徴とする支持用組成物。
11. 請求項１０に記載された支持用組成物において、
    前記支持部形成粒子の焼結温度は１３５０℃以上１６００℃以下であり、前記構成材料粒子の焼結温度は１１００℃以上１４００℃以下であることを特徴とする支持用組成物。

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