(57)【要約】【課題】三次元造形物を造形する際のパターン精度を向上する。【解決手段】粉末材料Ｍの層Ｒを形成する層形成工程と、電磁波が照射されることにより昇温する昇温物質を含有する第１の液体Ｉ１を層Ｒにおける三次元造形物の実体部Ｏに付与し、層Ｒにおける三次元造形物の非実体部Ｎに第２の液体Ｉ２を付与する付与工程と、第１の液体Ｉ１及び第２の液体Ｉ２に電磁波を照射する照射工程と、を有する三次元造形物の製造方法。このような三次元造形物の製造方法を実行することにより、三次元造形物を造形する際のパターン精度を向上することが可能になる。【選択図】図２
2018108653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末材料の層を形成する層形成工程と、
電磁波が照射されることにより昇温する昇温物質を含有する第１の液体を前記層における三次元造形物の実体部に付与し、前記層における三次元造形物の非実体部に第２の液体を付与する付与工程と、
前記第１の液体及び前記第２の液体に前記電磁波を照射する照射工程と、
を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記昇温物質は、前記電磁波が照射された場合に前記粉末材料の固化温度以上となることが可能であり、
前記第２の液体は、前記電磁波が照射された場合に前記粉末材料の固化温度以上となる物質を含有しないことを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記層形成工程を実行する毎に前記付与工程と前記照射工程とを順に実行するとともに、
前記層としての第ｎ層に関する前記照射工程の実行後に次の第ｎ＋１層を形成する場合に、前記照射工程を実行することに伴う前記第ｎ層の前記実体部の温度が前記粉末材料の固化温度未満となるように前記電磁波の照射条件が設定されており、
前記層としての最終層に関する前記付与工程の実行後の前記照射工程では、前記実体部の温度が前記粉末材料の固化温度以上となるように前記電磁波の照射条件が設定されていることを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記第ｎ層における前記実体部と前記第ｎ＋１層における前記実体部とで重なる領域が有る場合、前記第ｎ層に関する前記照射工程の実行後であって前記第ｎ＋１層に関する前記層形成工程の実行前に、前記領域に前記第１の液体を付与する実体部付与工程を実行することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記粉末材料は、有機材料を含み、
前記第１の液体は、水とフェライトを含み、
前記第２の液体は、水を含むことを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記フェライトは、マグネシウムを含有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記電磁波は、周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下で波長が０．１ｍ以上１ｍ以下のマイクロ波であることを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記昇温物質を含有する前記第１の液体は、前記電磁波が照射された場合に前記粉末材料の固化温度以上となることを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項９】
粉末材料の層を形成する層形成部と、
電磁波が照射されることにより昇温する昇温物質を含有する第１の液体を前記層における三次元造形物の実体部に付与し、前記層における三次元造形物の非実体部に第２の液体を付与する付与部と、
前記第１の液体及び前記第２の液体に前記電磁波を照射する照射部と、
を備えることを特徴とする三次元造形物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形物の製造方法及び三次元造形物の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、粉末材料の層を形成し、該層における三次元造形物の実体部に対応する領域に液体を付与し、該領域に電磁波を照射して粉末材料をその液体の昇温に伴う熱で固めることで、三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法が使用されている。  
例えば、特許文献１には、粉末供給部から熱溶融性樹脂の粉末を供給して、三次元造形物の実体部に対応する領域にノズルヘッドからインクを吐出し、該領域に電磁波を照射して粉末材料をそのインクの昇温に伴う熱で固めることで、三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６４２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の三次元造形物の製造方法では、三次元造形物の実体部に吐出されたインクが、粉末材料同士の隙間に基づく毛細管効果などにより、所望の領域を超えて非実体部側まで滲み、そのパターン精度（三次元造形物の実体部の造形精度）が低下する場合があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、三次元造形物を造形する際のパターン精度を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の第１の態様の三次元造形物の製造方法は、粉末材料の層を形成する層形成工程と、電磁波が照射されることにより昇温する昇温物質を含有する第１の液体を前記層における三次元造形物の実体部に付与し、前記層における三次元造形物の非実体部に第２の液体を付与する付与工程と、前記第１の液体及び前記第２の液体に前記電磁波を照射する照射工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本態様によれば、三次元造形物の非実体部に第２の液体を付与するので、実体部に隣接する非実体部の粉末材料同士の隙間を第２の液体で埋めることができ、実体部から非実体部への第１の液体の滲みを抑制できる。また、第１の液体は電磁波が照射されることにより昇温する昇温物質を含有するので、該昇温物質を昇温させた場合に粉末材料の固化温度よりも高いものとすることで、電磁波を照射して加熱することにより第１の液体の存在領域（実体部）のみの粉末材料を固化させることが可能である。したがって、三次元造形物を造形する際のパターン精度を向上することができる。  
なお、固化」とは、焼結によって固化することを意味する場合と、溶融によって固化することを意味する場合との両方を含む。
【０００８】
本発明の第２の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１の態様において、前記昇温物質は、前記電磁波が照射された場合に前記粉末材料の固化温度以上となることが可能であり、前記第２の液体は、前記電磁波が照射された場合に前記粉末材料の固化温度以上となる物質を含有しないことを特徴とする。
【０００９】
本態様によれば、昇温物質は電磁波が照射された場合に粉末材料の固化温度以上となることが可能であり、第２の液体は電磁波が照射された場合に粉末材料の固化温度以上となる物質を含有しない。このため、電磁波を第１の液体及び第２の液体に照射することで該電磁波を吸収することにより第１の液体及び第２の液体は昇温するが、第１の液体は粉末材料を固化させる温度に達する一方で第２の液体は粉末材料を固化させる温度に達しない。したがって、簡単に、第１の液体の付与領域（実体部）のみ選択的に固化させることができるので、簡単に、電磁波を照射して加熱することにより実体部のみの粉末材料を固化させることが可能である。
【００１０】
本発明の第３の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１又は第２の態様において、前記層形成工程を実行する毎に前記付与工程と前記照射工程とを順に実行するとともに、前記層としての第ｎ層に関する前記照射工程の実行後に次の第ｎ＋１層を形成する場合に、前記照射工程を実行することに伴う前記第ｎ層の前記実体部の温度が前記粉末材料の固化温度未満となるように前記電磁波の照射条件が設定されており、前記層としての最終層に関する前記付与工程の実行後の前記照射工程では、前記実体部の温度が前記粉末材料の固化温度以上となるように前記電磁波の照射条件が設定されていることを特徴とする。
【００１１】
第ｎ層の付与工程後に照射工程を実行すると、第ｎ＋１層を形成する前に第ｎ層の実体部が固化してしまう場合がある。第ｎ層が固化した状態で第ｎ＋１層を形成する場合に比べて、第ｎ層が固化していない状態で第ｎ＋１層を形成する場合の方が、第ｎ層と第ｎ＋１層とで重なる領域の密着性は向上する。本態様によれば、第ｎ層に関する照射工程の実行後に次の第ｎ＋１層を形成する場合に、照射工程を実行することに伴う第ｎ層の実体部の温度が粉末材料の固化温度未満となるように電磁波の照射条件が設定されている。このため、第ｎ層と第ｎ＋１層とで重なる領域の密着性を向上することができる。なお、最終層に関する付与工程の実行後の照射工程では、実体部の温度が粉末材料の固化温度以上となるように電磁波の照射条件が設定されているので、最終的に製造される三次元造形物は、確りと固化させることができる。
【００１２】
本発明の第４の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第３の態様において、前記第ｎ層における前記実体部と前記第ｎ＋１層における前記実体部とで重なる領域が有る場合、前記第ｎ層に関する前記照射工程の実行後であって前記第ｎ＋１層に関する前記層形成工程の実行前に、前記領域に前記第１の液体を付与する実体部付与工程を実行することを特徴とする。
【００１３】
第ｎ層の付与工程後に照射工程を実行すると、第ｎ＋１層を形成する前に第ｎ層の実体部が乾燥してしまう場合がある。第ｎ層が乾燥した状態（第１の液体が蒸発した状態）で第ｎ＋１層を形成する場合に比べて、第ｎ層が乾燥していない状態（第１の液体が蒸発していない状態）で第ｎ＋１層を形成する場合の方が、第ｎ層と第ｎ＋１層とで重なる領域の密着性は向上する。しかしながら、本態様によれば、層形成工程で第ｎ＋１層を形成する前に、該領域に第１の液体を付与する実体部付与工程を実行するので、該領域には第ｎ＋１層を形成する前に第ｎ層に第１の液体が必ず存在する。このため、特に効果的に、第ｎ層と第ｎ＋１層とで重なる領域の密着性を向上することができる。
【００１４】
本発明の第５の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第４のいずれか１つの態様において、前記粉末材料は、有機材料を含み、前記第１の液体は、水とフェライトを含み、前記第２の液体は、水を含むことを特徴とする。
【００１５】
本態様によれば、簡単な構成で、三次元造形物を造形する際のパターン精度を向上することができる。
【００１６】
本発明の第６の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第５の態様において、前記フェライトは、マグネシウムを含有することを特徴とする。
【００１７】
本態様によれば、特に簡単な構成で、三次元造形物を造形する際のパターン精度を向上することができる。
【００１８】
本発明の第７の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第６のいずれか１つの態様において、前記電磁波は、周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下で波長が０．１ｍ以上１ｍ以下のマイクロ波であることを特徴とする。
【００１９】
本態様によれば、周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下で波長が０．１ｍ以上１ｍ以下のマイクロ波により、効果的に第１の液体及び第２の液体を昇温できる。
【００２０】
本発明の第８の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第７のいずれか１つの態様において、前記昇温物質を含有する前記第１の液体は、前記電磁波が照射された場合に前記粉末材料の固化温度以上となることを特徴とする。
【００２１】
本態様によれば、前記第１の液体を前記粉末材料の固化温度以上とすることで、効果的に第１の液体の存在領域（実体部）の粉末材料を固化させることができる。
【００２２】
本発明の第９の態様の三次元造形物の製造装置は、粉末材料の層を形成する層形成部と、電磁波が照射されることにより昇温する昇温物質を含有する第１の液体を前記層における三次元造形物の実体部に付与し、前記層における三次元造形物の非実体部に第２の液体を付与する付与部と、前記第１の液体及び前記第２の液体に前記電磁波を照射する照射部と、
を備えることを特徴とする。
【００２３】
本態様によれば、三次元造形物の非実体部に第２の液体を付与するので、実体部に隣接する非実体部の粉末材料同士の隙間を第２の液体で埋めることができ、実体部から非実体部への第１の液体の滲みを抑制できる。また、第１の液体は電磁波が照射されることにより昇温する昇温物質を含有するので、該昇温物質を昇温させた場合に粉末材料の固化温度よりも高いものとすることで、電磁波を照射して加熱することにより第１の液体の存在領域（実体部）のみの粉末材料を固化させることが可能である。したがって、三次元造形物を造形する際のパターン精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図。
【図２】本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置を用いて行う三次元造形物の製造方法のフローチャート。
【図３】本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置を用いて行う三次元造形物の製造方法を説明するための図。
【図４】本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置を用いて行う三次元造形物の製造方法を説明するための図。
【図５】本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置を用いて行う三次元造形物の製造方法を説明するための図。
【図６】本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置を用いて行う三次元造形物の製造方法を説明するための図。
【図７】本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置を用いて行う三次元造形物の製造方法を説明するための図。
【図８】本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置を用いて行う三次元造形物の製造方法を説明するための図。
【図９】本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置を用いて行う三次元造形物の製造方法を説明するための図。
【図１０】本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置で使用される第１の液体に含まれる昇温物質の昇温グラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。  
最初に、本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置１の概要について説明する。  
図１は、本実施形態の三次元造形物の製造装置１の構成を示す概略構成図である。
【００２６】
図１で表されるように、本実施形態の三次元造形物の製造装置１は、制御部３と、三次元造形物の構成材料としての粉末材料Ｍを収容可能であり該粉末材料Ｍを付与することで層Ｒをステージ１０上に形成可能な層形成部４と、該層Ｒの表面を均すことが可能なスキージー５と、該層Ｒに液体Ｉを付与可能な付与部７と、該層Ｒの該液体Ｉに電磁波であるマイクロ波Ｌ（図５参照）を照射可能な照射部９と、を備えている。
【００２７】
ここで、制御部３は、層形成部４、スキージー５、付与部７、照射部９及びステージ１０の駆動部１１と電気的に接続されているとともに、ユーザーからの指示を受け付けることが可能なＰＣ２とも電気的に接続されている。
【００２８】
ステージ１０は、壁部１２により水平方向（図中のＸ方向及びＹ方向）に囲われているとともに、制御部３の制御により鉛直方向（図中のＺ方向）に沿って移動可能な構成になっている。本実施形態の三次元造形物の製造装置１は、層ＲをＺ方向に沿って積層して三次元造形物を製造する装置であるが、層Ｒを形成する際、ステージ１０の位置を層Ｒの厚さ（所望の厚さ）に対応させる。具体的には、ステージ１０の上面の位置から壁部１２の上面の位置までの距離が、形成する層Ｒの所望の厚さと等しくなるようにステージ１０を配置させる。そして、層Ｒを積層する（次の層を形成する）ことに伴い、１層形成する毎に、形成する層Ｒの厚さ分ずつステージ１０を下げていく。
【００２９】
層形成部４は、水平方向（図中のＸ方向及びＹ方向）に移動可能な構成になっており、制御部３の制御により、水平方向に移動しつつステージ１０上に粉末材料Ｍを付与（拡散）することで、ステージ１０の上面に万遍なく粉末材料Ｍを付与可能な構成になっている。ただし、層形成部４により形成された層Ｒは表面上が凸凹になっている。
【００３０】
スキージー５は、Ｙ方向に沿って延びる板状の部材であり、Ｘ方向に沿って延びるガイドレール６に沿ってＸ方向に移動可能な構成になっている。本実施形態の三次元造形物の製造装置１は、このような構成のスキージー５を制御部３の制御により移動させることで、層形成部４により形成された層Ｒの表面を滑らかに均すことが可能な構成になっている。なお、スキージー５は、壁部１２の上面と接触しつつＸ方向に移動する。このため、スキージー５の移動後にステージ１０に形成される層Ｒは、所望の厚さとなっている。
【００３１】
付与部７は、製造する三次元造形物の実体部Ｏに対応する領域に付与する液体Ｉ（第１の液体Ｉ１）を付与（吐出）可能な第１吐出部７ａと、製造する三次元造形物の非実体部Ｎに対応する領域に付与する液体Ｉ（第２の液体Ｉ２）を付与（吐出）可能な第２吐出部７ｂと、を備えている。ここで、図１では、層形成部４により形成された層Ｒにおける第１の液体Ｉ１の付与領域を実体部Ｏ、層形成部４により形成された層Ｒにおける第２の液体Ｉ２の付与領域を非実体部Ｎとして表している。なお、第１の液体Ｉ１及び第２の液体Ｉ２についての詳細は後述する。  
第１吐出部７ａ及び第２吐出部７ｂは、何れも、制御部３の制御により、Ｘ方向に沿って延びるガイドレール８に沿ってＸ方向に移動可能な構成になっている。そして、ガイドレール８は、制御部３の制御により、Ｙ方向に沿って移動可能な構成になっている。すなわち、本実施形態の三次元造形物の製造装置１は、このような構成になっていることで、ステージ１０の上面側の所望の位置に第１の液体Ｉ１及び第２の液体Ｉ２を吐出可能になっている。
【００３２】
照射部９は、制御部３の制御により、ステージ１０の上面全体に電磁波としてのマイクロ波Ｌを照射可能な構成になっている。本実施形態の三次元造形物の製造装置１は、このような構成になっていることで、層Ｒに付与された液体Ｉ（第１の液体Ｉ１及び第２のＩ２）にマイクロ波Ｌを照射可能になっている。
【００３３】
次に、本実施形態の三次元造形物の製造装置１を用いて行う三次元造形物の製造方法を説明する。  
図２は、本実施形態の三次元造形物の製造装置１を用いて行う三次元造形物の製造方法のフローチャートである。また、図３から図９は、本実施形態の三次元造形物の製造装置１を用いて行う三次元造形物の製造方法を説明するための図である。  
そして、図１０は、本実施形態の三次元造形物の製造装置１で使用される第１の液体Ｉ１に含まれる昇温物質の昇温グラフである。図１０のグラフにおいて、横軸はマイクロ波Ｌを印加した時間、縦軸はマイクロ波Ｌが照射された際の昇温物質の温度（試料表面温度）を表している。
【００３４】
図２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、三次元造形物のデータを取得し本実施例の三次元造形物の製造方法を開始すると、最初にステップＳ１１０で、層Ｒのうちの第１層の粉末材料Ｍを敷設する。詳細には、制御部３の制御により、層形成部４を水平方向に移動させつつステージ１０上に粉末材料Ｍを付与し、その後、スキージー５をＸ方向に移動させて層Ｒの表面を均すことにより、本ステップが実行される。  
ここで、図３は、本ステップ終了直後の状態を表している。
【００３５】
次に、ステップＳ１２０で、付与部７から所望の位置に液体Ｉを吐出させることで、液体Ｉのパターニングを行う。詳細には、制御部３の制御により、第１吐出部７ａから第１の液体Ｉ１を吐出させることで層Ｒにおける三次元造形物の実体部Ｏに第１の液体Ｉ１を付与し、第２吐出部７ｂから第２の液体Ｉ２を吐出させることで層Ｒにおける三次元造形物の非実体部Ｎに第２の液体Ｉ２を付与する。  
ここで、図４は、本ステップ終了直後の状態を表しており、第１の液体Ｉ１が付与された実体部Ｏと第２の液体Ｉ２が付与された非実体部Ｎとが表されている。
【００３６】
次に、ステップＳ１３０で、照射部９から電磁波であるマイクロ波Ｌをステージ１０の上面全体に照射する。なお、本ステップは、マイクロ波Ｌをステージ１０の上面全体に照射するので、マイクロ波Ｌを層Ｒにおける第１の液体Ｉ１及び第２の液体Ｉ２に照射するとも言い換えることができる。  
ここで、図５は、本ステップの実行時の状態を表している。  
なお、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、第１の液体Ｉ１として主に純水にマグネシウム（Ｍｇ）系のフェライトを含有させた水溶液、第２の液体Ｉ２として純水を使用している。ここで、第１の液体Ｉ１に含有されるＭｇ系のフェライトは、図１０のグラフにおける実線で表されるように、電磁波であるマイクロ波Ｌを照射するとその表面温度（試料表面温度）が約２８０℃まで昇温する昇温物質である。そして、図１０のグラフにおける破線で表されるように、粉末材料Ｍとして、該昇温物質（Ｍｇ系のフェライト）の到達温度（約２８０℃）よりも低い焼結温度（約２６０℃）を有する樹脂材料（有機材料）を使用している。  
ただし、本ステップにおいては、第１の液体Ｉ１のＭｇ系のフェライトが粉末材料Ｍの焼結温度（固化温度）未満にしかならないように、且つ、第２の液体Ｉ２がすべて蒸発することがないように、マイクロ波Ｌの強度及び照射時間（１０秒）が設定されている（図１０の一点鎖線参照）。  
また、本実施例においては、マイクロ波Ｌをステージ１０の上面全体に照射しているが、電磁波を実体部Ｏの周辺領域のみに照射させてもよい。  
なお、本実施例における「固化」は焼結を意味しているが、焼結の代わりに溶融の意味で解釈してもよい。
【００３７】
次に、ステップＳ１４０で、ステップＳ１３０でマイクロ波Ｌが照射された層（例えば第１層）の次の層（例えば第２層）である第ｎ層の粉末材料Ｍを敷設する。詳細には、ステップＳ１１０と同様、制御部３の制御により、層形成部４を水平方向に移動させつつステージ１０上に粉末材料Ｍを付与し、その後、スキージー５をＸ方向に移動させて層Ｒの表面を均すことにより、本ステップが実行される。  
ここで、図６は、本ステップの実行時の状態を表している。
【００３８】
次に、ステップＳ１５０で、制御部３の制御により、照射部９をオフ（ＯＦＦ）にすることで、マイクロ波Ｌの照射をオフにする。  
なお、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をマイクロ波Ｌの照射がオン（ＯＮ）の状態で実行するが、ステップＳ１４０の前に本ステップを実行する（すなわち、ステップＳ１４０をマイクロ波Ｌの照射がオフの状態で実行する）こととしてもよい。
【００３９】
次に、ステップＳ１６０で、付与部７から所望の位置に液体Ｉを吐出させることで、第ｎ層における液体Ｉのパターニングを行う。詳細には、ステップＳ１２０と同様、制御部３の制御により、第１吐出部７ａから第１の液体Ｉ１を吐出させることで層Ｒにおける三次元造形物の実体部Ｏに第１の液体Ｉ１を付与し、第２吐出部７ｂから第２の液体Ｉ２を吐出させることで層Ｒにおける三次元造形物の非実体部Ｎに第２の液体Ｉ２を付与する。  
ここで、図７は、本ステップ終了直後の状態を表しており、液体Ｉ１が付与された実体部Ｏと液体Ｉ２が付与された非実体部Ｎとが表されている。
【００４０】
次に、ステップＳ１７０で、制御部３において、製造しようとしている三次元造形物の全層分の層形成が終了したか否かを判断する。制御部３が三次元造形物の全層分の層形成が終了したと判断した場合はステップＳ１８０に進み、終了していないと判断した場合はステップＳ１３０に戻る。  
なお、図８は、ステップＳ１３０に戻り、第ｎ層分の層Ｒにマイクロ波Ｌが照射されている状態を表している。また、ステップＳ１７０からステップＳ１３０に戻った場合においても、第１の液体Ｉ１のＭｇ系のフェライトが粉末材料Ｍの焼結温度未満にしかならないように、且つ、第２の液体Ｉ２がすべて蒸発することがないように、マイクロ波Ｌの強度及び照射時間（１０秒）が設定されている（図１０の二点鎖線参照）。
【００４１】
ステップＳ１８０では、制御部３により全層分の層形成が終了したと判断された三次元造形物の層に、最終処理としての仕上げのマイクロ波Ｌが照射される。本ステップにより、全層分における第１の液体Ｉ１のＭｇ系のフェライトが粉末材料Ｍの焼結温度以上となることで実体部Ｏの粉末材料Ｍが焼結される。そして、第１の液体Ｉ１に含まれる水はそのまま蒸発する。また、第２の液体Ｉ２は粉末材料Ｍの焼結温度未満のまま蒸発する（すなわち、非実体部Ｎの粉末材料Ｍは焼結しない）。  
ここで、図９は、本ステップ終了直後の状態を表している。なお、図９は全層が３層である例であるが、全層が３層である場合に限定されないのは言うまでもない。
【００４２】
そして、最後に、ステップＳ１９０で、マイクロ波Ｌの照射をオフにし、非実体部Ｎに対応する非焼結の粉末材料Ｍ（非実体部Ｎの粉末材料Ｍ）を除去し、本実施例の三次元造形物の製造方法を終了する。  
なお、非焼結の粉末材料Ｍの除去方法は特に限定が無く、ステップＳ１８０の終了後、熱が冷めた後にユーザーが手動で非焼結の粉末材料Ｍをブラシなどで払う等の方法を取ることが可能である。  
上記のように、本実施例の三次元造形物の製造方法は、実体部Ｏに電磁波を照射することで粉末材料Ｍの焼結温度以上となる第１の液体Ｉ１を付与し、非実体部Ｎに電磁波を照射しても粉末材料Ｍの焼結温度以上とはならない第２の液体Ｉ２を付与することで、焼結させる領域と焼結させない領域を精度よく分離することを特徴としている。  
なお、本実施例の三次元造形物の製造方法では、最終的には三次元造形物の完成体（実体部Ｏ）にＭｇ系のフェライトが多少残るが、該Ｍｇ系のフェライトが残ることで樹脂製の三次元造形物の完成体の強度を高めることが可能になる。
【００４３】
上記のように、本実施例の三次元造形物の製造方法は、粉末材料Ｍの層Ｒを形成する層形成工程（ステップＳ１１０及びステップＳ１４０）と、電磁波が照射されることにより昇温する昇温物質（Ｍｇ系のフェライト）を含有する第１の液体Ｉ１を層Ｒにおける三次元造形物の実体部Ｏに付与し、層Ｒにおける三次元造形物の非実体部Ｎに第２の液体Ｉ２を付与する付与工程（ステップＳ１２０及びステップＳ１６０）と、第１の液体Ｉ１及び第２の液体Ｉ２に電磁波を照射する照射工程（ステップＳ１３０及びステップＳ１８０）と、を有する。  
すなわち、付与工程において、三次元造形物の非実体部Ｎに第２の液体Ｉ２を付与するので、実体部Ｏに隣接する非実体部Ｎの粉末材料Ｍ同士の隙間を第２の液体Ｉ２で埋め、実体部Ｏから非実体部Ｎへの第１の液体Ｉ１の滲みを抑制している（図４及び図７参照）。また、第１の液体Ｉ１は電磁波が照射されることにより昇温する昇温物質を含有するので、該昇温物質を昇温させた場合に粉末材料Ｍの焼結温度よりも高いものとすることで、電磁波を照射して加熱することにより第１の液体Ｉ１の存在領域（実体部Ｏ）のみの粉末材料Ｍを焼結させることが可能である。したがって、三次元造形物を造形する際のパターン精度を向上することができる。  
また、本実施例では第２の液体Ｉ２を非実体部Ｎの全体に吐出させているが、非実体部Ｎにおける実体部Ｏに隣接する領域のみに第２の液体Ｉ２を吐出させてもよい。
【００４４】
上記について別の表現をすると、本実施形態の三次元造形物の製造装置１は、粉末材料Ｍの層Ｒを形成する層形成部４と、電磁波が照射されることにより昇温する昇温物質を含有する第１の液体Ｉ１を層Ｒにおける三次元造形物の実体部Ｏに付与し、層Ｒにおける三次元造形物の非実体部Ｎに第２の液体Ｉ２を付与する付与部７と、第１の液体Ｉ１及び第２の液体Ｉ２に電磁波を照射する照射部９と、を備えている。  
このため、本実施形態の三次元造形物の製造装置１は、三次元造形物を造形する際のパターン精度を向上することができるように構成されている。
【００４５】
また、本実施例の三次元造形物の製造方法では、上記のように、昇温物質（Ｍｇ系のフェライト）は、電磁波（マイクロ波Ｌ）が照射された場合に粉末材料Ｍの焼結温度以上となることが可能であり、第２の液体Ｉ２は、電磁波が照射された場合に粉末材料Ｍの焼結温度以上となる物質を含有しない。このため、電磁波を第１の液体Ｉ１及び第２の液体Ｉ２に照射することで該電磁波を吸収することにより第１の液体Ｉ１及び第２の液体Ｉ２は昇温するが、第１の液体Ｉ１は粉末材料Ｍを焼結させる温度に達する一方で第２の液体Ｉ２は粉末材料Ｍを焼結させる温度に達しない。したがって、簡単に、第１の液体Ｉ１の付与領域（実体部Ｏ）のみ選択的に焼結させることができるので、簡単に、電磁波を照射して加熱することにより実体部Ｏのみの粉末材料Ｍを焼結させることが可能である。  
なお、第１の液体Ｉ１は、電磁波（マイクロ波Ｌ）が照射された場合に粉末材料Ｍの固化温度（焼結温度）以上となる昇温物質を含んでいればよいが、第１の液体Ｉ１自体も電磁波が照射された場合に粉末材料Ｍの固化温度以上となる（すなわち、第１の液体Ｉ１に粉末材料Ｍの固化温度以上の沸点をもつ液体が含まれる）ことが好ましい。このような第１の液体Ｉ１を使用することで効果的に第１の液体の存在領域（実体部Ｏ）の粉末材料Ｍを固化させることができるためである。
【００４６】
また、上記のように、本実施例の三次元造形物の製造方法は、ステップＳ１３０の照射工程では実体部Ｏの温度が粉末材料Ｍの焼結温度未満となるようにマイクロ波Ｌの照射条件が設定されており、ステップＳ１８０の照射工程では実体部Ｏの温度が粉末材料Ｍの焼結温度以上となるようにマイクロ波Ｌの照射条件が設定されている。  
別の表現をすると、本実施例の三次元造形物の製造方法は、層形成工程（ステップＳ１４０）を実行する毎に付与工程（ステップＳ１６０）と照射工程（ステップＳ１７０後のステップＳ１３０）とを順に実行するとともに、層Ｒとしての第ｎ層に関する照射工程の実行後に次の第ｎ＋１層を形成する場合（ステップＳ１７０からステップＳ１３０に戻る場合）に、照射工程（ステップＳ１３０）を実行することに伴う第ｎ層の実体部Ｏの温度が粉末材料Ｍの焼結温度未満となるように電磁波の照射条件が設定されており、層Ｒとしての最終層に関する付与工程の実行後の照射工程（ステップＳ１８０）では、実体部Ｏの温度が粉末材料Ｍの焼結温度以上となるように電磁波の照射条件が設定されている。  
第ｎ層の付与工程後に照射工程を実行すると、第ｎ＋１層を形成する前に第ｎ層の実体部Ｏが焼結してしまう場合がある。第ｎ層が焼結した状態で第ｎ＋１層を形成する場合に比べて、第ｎ層が焼結していない状態で第ｎ＋１層を形成する場合の方が、第ｎ層と第ｎ＋１層とで重なる領域Ｐ１（図７参照）の密着性は向上する。本実施例の三次元造形物の製造方法によれば、第ｎ層に関する照射工程の実行後に次の第ｎ＋１層を形成する場合に、照射工程を実行することに伴う第ｎ層の実体部Ｏの温度が粉末材料Ｍの焼結温度未満となるように電磁波の照射条件が設定されている。このため、第ｎ層と第ｎ＋１層とで重なる領域Ｐ１の密着性を向上することができる。なお、最終層に関する付与工程の実行後の照射工程では、実体部Ｏの温度が粉末材料Ｍの焼結温度以上となるように電磁波の照射条件が設定されているので、最終的に製造される三次元造形物は、確りと焼結させることができる。  
ただし、制御部３の制御を簡単にするという観点などから、ステップＳ１３０の照射工程を実行することに伴う第ｎ層の実体部Ｏの温度が粉末材料Ｍの焼結温度以上となるように電磁波の照射条件を設定し、層Ｒの各層毎に実体部Ｏを焼結させてもよい。  
或いは、例えば、第ｎ層に向けてのステップＳ１３０の照射工程を実行することに伴う第ｎ層の実体部Ｏの温度が粉末材料Ｍの焼結温度未満となり、第ｎ＋１層に向けてのステップＳ１３０の照射工程を実行することに伴う第ｎ層の実体部Ｏの温度が粉末材料Ｍの焼結温度未満となり、第ｎ＋２層に向けてのステップＳ１３０の照射工程を実行することに伴う第ｎ層の実体部Ｏの温度が粉末材料Ｍの焼結温度以上となるように電磁波の照射条件を設定し、層Ｒを３層形成する毎にその２層分前の実体部Ｏを焼結させるようにしてもよい。すなわち、層Ｒをｍ層形成する毎にそのｍ−１層分前の実体部Ｏを焼結させるようにしてもよい。
【００４７】
また、本実施例の三次元造形物の製造方法は、ステップＳ１３０とステップＳ１４０の間に、ステップＳ１３７として、実体部Ｏに再度第１の液体Ｉ１を付与する実体部付与工程を追加することができる。  
別の表現をすると、本実施例の三次元造形物の製造方法は、第ｎ層における実体部Ｏと第ｎ＋１層における実体部Ｏとで重なる領域Ｐ１が有る場合、第ｎ層に関する照射工程（ステップＳ１３０）の実行後であって第ｎ＋１層に関する層形成工程（ステップＳ１４０）の実行前に、領域Ｐ１に第１の液体Ｉ１を付与する実体部付与工程（ステップＳ１３７）を実行することが可能である。  
第ｎ層の付与工程後に照射工程を実行すると、第ｎ＋１層を形成する前に第ｎ層の実体部Ｏが乾燥（全部が乾燥する場合のほか一部が乾燥する場合を含む）してしまう場合がある。第ｎ層が乾燥した状態（第１の液体Ｉ１が蒸発した状態）で第ｎ＋１層を形成する場合に比べて、第ｎ層が乾燥していない状態（第１の液体Ｉ１が蒸発していない状態）で第ｎ＋１層を形成する場合の方が、第ｎ層と第ｎ＋１層とで重なる領域Ｐ１の密着性は向上する。しかしながら、本実施例の三次元造形物の製造方法によれば、層形成工程で第ｎ＋１層を形成する前に、該領域Ｐ１に第１の液体Ｉ１を付与する実体部付与工程を実行するので、該領域Ｐ１には第ｎ＋１層を形成する前に第ｎ層に第１の液体Ｉ１が必ず存在する。このため、特に効果的に、第ｎ層と第ｎ＋１層とで重なる領域Ｐ１の密着性を向上することができる。
【００４８】
また、上記のように、本実施例の三次元造形物の製造方法では、粉末材料Ｍは有機材料（樹脂材料）を含み、第１の液体Ｉ１は水とフェライトの一種であるＭｇ系のフェライトを含み、第２の液体Ｉ２は水を含む。このため、簡単な構成で、三次元造形物を造形する際のパターン精度を向上できる。  
なお、第１の液体Ｉ１に含有可能な昇温物質は、電磁波が照射されることにより昇温する物質であれば、Ｍｇ系のフェライトのほか、Ｍｇ系以外のフェライトや、フェライト以外の物質なども使用可能である。  
なお、本実施例においては、第１の液体Ｉ１は水と昇温物質としてのフェライトの一種であるＭｇ系のフェライトとからなる水溶液を使用したが、第１の液体Ｉ１として、水と昇温物質に加えて、さらに、水（第２の液体Ｉ２）よりも沸点の高い水溶性有機溶媒などを加えてもよい。第１の液体Ｉ１に第２の液体Ｉ２よりも沸点の高い水溶性有機溶媒を加えることで、より効果的に非実体部Ｎを焼結させることなく実体部Ｏを焼結可能になる。
【００４９】
また、本実施例の三次元造形物の製造方法では、照射部９から照射される電磁波は、周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下で波長が０．１ｍ以上１ｍ以下のマイクロ波Ｌである。このため、このような電磁波であるマイクロ波Ｌにより、効果的に第１の液体Ｉ１及び第２の液体Ｉ２を昇温できる。
【００５０】
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。
【符号の説明】
【００５１】
１…三次元造形物の製造装置、２…ＰＣ、３…制御部、４…層形成部、
５…スキージー、６…ガイドレール、７…付与部、７ａ…第１吐出部、
７ｂ…第２吐出部、８…ガイドレール、９…照射部、１０…ステージ、
１１…ステージ１０の駆動部、１２…壁部、Ｌ…マイクロ波、Ｍ…粉末材料、
Ｎ…非実体部、Ｏ…実体部、Ｐ１…第ｎ層と第ｎ＋１層とで重なる領域、Ｒ…層
【図１】
2018108653.tif 000003
【図２】
2018108653.tif 000004
【図３】
2018108653.tif 000005
【図４】
2018108653.tif 000006
【図５】
2018108653.tif 000007
【図６】
2018108653.tif 000008
【図７】
2018108653.tif 000009
【図８】
2018108653.tif 000010
【図９】
2018108653.tif 000011
【図１０】
2018108653.tif 000012