最近の特許行政ならびに特許出願に関する技術動向調査について―2021年度特許庁との懇談会報告（第２回）―（一社）日本溶接協会

特許委員会

い，有識者委員会の助言等を踏まえて，まとめるもので

1 令和元年度 特許出願技術動向調ある。特許情報調査では，特許調査会社の解析者が一つ査（３D プリンター）についてひとつの文献を読み込むので，精度の高い分析となっている。

近年めざましい発展を見せている３Ｄプリンターについて，令和元年度の特許出願技術動向調査に基づき解説をいただいた。以下に，ご講演内容を報告する。

1.1 特許出願技術動向調査とは
特許出願技術動向調査とは，注目度の高い技術テーマを対象に，その出願動向等を調査して技術トレンドをつかみ，日本の研究開発の方向性を見定めるものである。
この成果物である調査報告書は，企業・大学・研究機関等が研究開発戦略等を策定するための基礎資料として，また，迅速・的確な審査の基礎資料として活用される。
図１に示すように，特許情報他の公開情報調査を行3D CAD データ作成

結合剤噴射方式（Binder jetting）

図１

指向性エネルギー堆積方式（Directed energy deposition）

材料押出方式（Material extrusion）

特許出願技術動向調査の流れ

サポート除去切削，研磨STL ファイルの出力・チェック
粉末床溶融結合方式（Powder bed fusion）
材料噴射方式（Material jetting）

造形ツールパスデータ作成

液槽光重合方式
シート積層方式（Sheet lamimation）（Vat photopolymerization）

塗装

欠陥除去

出典：新野俊樹， 3D プリンターが拓く新しいものづくり−付加製造による生産の可能性−，東京大学生産技術研究所講演資料

図２

2022年5月号

3D プリンターの全体工程構成の技術俯瞰図97

クローズアップ1.2 ３D プリンターの調査概要の特許文献（特許出願等）と論文を調査した。

1.2.1

た特許文献について Derwent World Patent Index を用技術俯瞰図（全体工程構成）

優先権主張年ベースで 2012 年から 2017 年に出願され調査概要について，まずは全体工程構成を説明する。

いて調査し，発行年ベースで 2013 年から 2018 年に発行

図２に示すように，３Ｄプリンターの工程を「前工された論文について，Scopus を用いて調査した。

程」，「造形」，「後工程」の３つに分けて捉えた。
1.2.2

技術俯瞰図（要素技術，応用産業）

調査対象は，日本公報を含むファミリーが約 7,700 件，外 国 公 報 の み の フ ァ ミ リ ー が 約 39,800 件， 論 文 が 約

本調査では，図３に示すように，要素技術と応用産業15,300 件であった。

（アプリケーション）を，①付加製造材料，②共通シ

1.3 特許出願動向

ステム技術，③付加製造方式，④方式別個別技術，⑤アプリケーション（用途別），⑥アプリケーション（産業別）に区分して整理を行った。
1.2.3

調査期間・対象，DB

図４に示すように，主要国への出願人国籍・地域別

図３

98

全体動向（国籍・地域別の件数推移）

まず特許出願動向の調査結果について説明する。

本調査では，３Ｄプリンター技術分野における６年分

図４

1.3.1

ファミリー件数比率は，中国が 44.7％と最多になってお３D プリンターの要素技術／応用産業の技術俯瞰図

出願人国籍・地域別ファミリー件数推移およびファミリー件数比率（日米欧中韓各国・地域への出願）

溶接技術

り，次いで米国 21.6％，欧州 14.4％，日本 9.6％となっている。また件数推移を見ると，全体的に増加傾向である

1.3.2

全体動向（出願人別の件数上位ランキング）

次に図５に示す出願人別の件数の上位ランキングについて説明する。

ことがわかる。

20 位までの出願人のうち，米国は７者が入っており，中国，日本はともに５者が入っている。
1.3.3

課題（件数推移，国籍・地域別）

特許出願に記載されている課題の動向について説明する。
図６に示すように，全体として増加傾向であることがわかる。円の大きさは件数規模を示している。全体として，「造形物の特性向上」を課題とする特許出願がもっとも多いことがわかる。続いて，「生産性，形状」に関するもの，「作業性・環境向上」に関するもの，「コスト・効率向上」の課題に関する特許出願が多くなっている。
「生産性，形状」を課題とする特許出願は，とくに
図５

出願人別の件数上位ランキング

図６

図７

2022年5月号

中国からの出願が多いことがわかる。

課題の出願年ごとの件数推移と国・地域別の件数

主たる技術内容の出願年ごとの件数推移と国・地域別の件数

99

クローズアップ
1.3.4

特許の主たる技術内容（件数推移，国籍・地域別）

特許の主たる技術内容の動向について説明する。
図７に示すように，「付加製造装置の機構（方式別個別技術を含む）」が多くなっている。右側の国別のグラ1.3.6

付加製造方式（件数推移，国籍・地域別）

製造方式とその個別技術について図９を用いて説明する。
全体として出願件数は増加傾向にあり，とくに「材料フでは，中国が多いことがわかる。

押出」と，「粉末床溶融結合」が伸びていることがわか1.3.5

る。

付加製造材料（件数推移，国籍・地域別）

ここから先述の技術俯瞰図に沿って要素技術ごとに出る。
「材料押出」については中国が突出して多くなって願傾向を見ていく。
まず「付加製造材料」については，図８に示すように，全体として増加傾向で，とくに「金属」が伸びていることがわかる。次に，「熱可塑性樹脂」が多い状況である。国籍・地域別では，米国，欧州，中国を中心に出いる。日本は，「材料噴射」が比較的多い状況である。
1.3.7

共通システム技術（件数推移，国籍・地域別）

製造装置が備える共通技術である共通システム技術について図 10 を用いて説明する。
件数推移は増加傾向にあり，「機構」，「データ形式，願されている。

100

国籍・地域別では，米国，欧州，中国が概ね並んでい

図８

付加製造材料の出願年ごとの件数推移と国籍・地域別の件数

図９

付加製造方式の出願年ごとの件数推移と国籍・地域別の件数

溶接技術

作成，処理，入力」に関する出願が多くなっている。国
籍・地域別の出願件数を見ると，米国，中国の出願が比アプリケーション技術（用途別，件数推移，国籍・地域別）

アプリケーション技術（用途別）について，図 11 を較的多い状況である。

図 10

2022年5月号

1.3.8

共通システム技術の出願年ごとの件数推移と国籍・地域別の件数

図 11

アプリケーション技術（用途別）の出願年ごとの件数推移と国籍・地域別の件数

図 12

アプリケーション技術（産業別）の出願年ごとの件数推移と国籍・地域別の件数

101

クローズアップ

図 13

研究者所属機関国籍・地域別の論文発表件数比率と件数推移用いて説明する。
用途としては「実部品製造」が多い状況であり，国籍・地域別で見た場合には，それほど大きな差異はないことがわかる。
1.3.9

アプリケーション技術（産業別，件数推移，国籍・地域別）

アプリケーション技術（産業別）について，図 12 を用いて説明する。
件数推移で見ると，下から二番目に示す「医療・ヘルスケア」が大きく増加していることがわかる。
国籍・地域別件数の傾向は，中国，米国が比較的多い状況である。米国と欧州だけで見ると，「航空・宇宙」が多くなっている。
日本は，「医療・ヘルスケア」に次いで「電気」，「機械」が多く，「創造産業・文化産業」が相対的に多い傾向である。

1.4 研究開発動向（論文）
ここからは研究開発動向（論文の件数動向）について説明する。
1.4.1

全体動向（国籍・地域別の件数推移）

まず，図 13 を用いて全体動向について説明する。

図 14

研究者所属機関別の件数上位ランキング

1.5 総合分析（まとめ）特許に比べて，欧州の比率が高くなっている。その最後にまとめとして，特許と論文の動向調査，委員会

後，米国，中国の順に多いことがわかる。日本の割合はで議論された内容，さらにはヒアリング等を行って，今論文の場合は 2.1％と非常に低くなっている。件数推移

後，日本がなすべきことをまとめた。

については特許出願と同様に増加傾向にある。

1.5.1

1.4.2

全体動向

適用の目的，課題の整理

３D プリンター技術が適用される産業分野は非常に多（研究者所属機関別の件数上位ランキング）様であり，適用の目的や課題もそれぞれ異なっているの

次に図 14 に示す研究者所属機関別の論文発表件数上で，ここではまず３D プリンターの適用目的と産業分野位ランキングについて説明する。
米国，欧州，中国が上位を占めており，かつ，大学やとの関係，その後に産業分野ごとの課題について図 15および図 16 に整理した。

公的研究機関がランキング上位を占めている。トップは

図 15 は，３Ｄプリンターの適用目的と産業分野とのシンガポールの大学で 367 件と他を大きく引き離してい関係について整理したものであり，図 16 は産業別の３Dる。

プリンター適用の目的と課題を示しており，産業分野別に，関連が高いほど色が濃くなるように，重みづけを102

溶接技術

行ったものである。この結果，目的も課題も産業によっる。生産性向上と並ぶ車の両輪として高信頼性のためのて大きく異なることが改めてわかった。これを踏まえて技術開発を急ぐべきと考えられる。

後述の提言をまとめた。

③材料開発：

1.5.2

提言（製造技術）

様々な付加製造方式，用途，産業に適合する材料開発

はじめに，製造技術に関する提言である。

を迅速に行うべきである。
④データ生成・処理高速化・知的処理（非専門家対応）：①低コスト化：
生産性，コスト・効率向上に関係する技術開発を加速

付加製造の前工程であるデータ生成では，記述言語，すべきである。とくにこれらと関係の深い装置構造の簡３Ｄスキャナ，図面からの３Ｄデータ入力の開発を加速

略化とデータ処理に関係する技術開発を加速すべきであすべきと考えられる。データ形式，作成，処理，入力やる。

駆動系制御での AI 活用も加速すべきと考えられる。

②高信頼性：⑤大型３Ｄプリンター：

検出装置，インプロセスモニタリングや造形物検査にプロトタイピングでの大型化，航空機や自動車用の大よる信頼性向上のための技術開発を急ぐべきと考えられ

型部品，建設現場での利用ニーズは高まってきており，今後先取りして開発を進めるべきと考えられる。
⑥高付加価値化（複雑形状造形，設計自由度の向上）：
複雑形状造形，設計自由度の向上による市場拡大の可能性を評価しながら，ニーズに応じて技術開発を促進すべきと考える。
1.5.3

提言（応用技術）

引き続いて応用技術に関する提言である。
⑦適用されやすい分野での用途開拓：
バルク造形よりコスト負担の少ない表面造形を拡大すべきと考えられる。
新規形状の造形物製作に加え，材料開発にも生かすことができる試作品製作への適用をさらに拡大すべきと考
図 15

３D プリンターの適用目的と産業分野との関係

図 16

2022年5月号

えられる。

産業別の 3D プリンター適用の目的と課題（濃い色ほど関係が強いことを示す）

103

クローズアップ⑧材料分野，装置分野，後処理分野の連携強化および拠ンターでできることは何か見えてきているか？
Ａ 2-2：ビジネスモデルは私の担当外であるが，提言の点の整備：
付加製造工程だけでなく，原料，後処理との連携を強最後に関連して，データをうまく使って，商品企画か化することで開発を促進すべきと考えられる。

ら開発，材料供給も含めて，製造につなげていくこと⑨３Ｄプリンターを用いた新たなビジネスモデルや設計ができれば，ブレークスルーが起きるのではないかと手法の考案：期待している。ビジネスにうまく適用することを皆さ

３Ｄプリンターを用いたモノづくり工程（商品企画～んが目指して，応用を考えていけば良いのではないか

研究開発～設計～試作～製造）のみならず，サプライチェーンや周辺サービスなども含んだ新たなビジネスモと思う。
Ｑ 2-2-1：効率が上がらないとなかなかみんなが使える一般的な技術にはならないようにも思えるが，この点デル，IoT 活用の開発を加速すべきである。
以上が今回の３Ｄプリンターに関する提言である。

は如何か？
Ａ 2-2-1：データをうまく使えれば，先取りで，並走し2 意見交換会て処理する等のいろいろなことができるのではないか

本年度も，講演テーマ以外の内容も含めた意見交換をと考えている。

行える機会を設定した。活発な情報・意見交換の場となり，予定時間内には収まりきらない状況であった。
本連載第２回では，以下に，「令和元年度特許出願技術動向調査」に関する講演の際に「３Ｄプリンター」について質疑応答された内容を紹介する。なお，下記回

Ｑ 2-3：この調査ではどのような検索式を用いられたのか？
Ａ 2-3：キーワードでの絞り込み。そのあと人手で仕分けしていくという形をとっている。

答は，回答者の見解であり特許庁の公式見解ではないこ

Ｑ 2-3-1：今後 FI 等の改正の中で，溶接の B23K 等の周と，順不同の記載であること，誌面の都合ですべての記辺で，金属３Ｄプリンターに関するカテゴリが追加さ載ではないことをご了承いただきたい。

れる可能性はあるか？

2.1 令和元年度 特許出願技術動向調査（３Ｄプリンター）について

Ｑ 2−1：説明の中で付加製造の１つに「材料押出」という言葉を使われていたが，具体的にはどのようなものをイメージしているのか？どのような用途で，どのような材料を対象としたものを「材料押出」といっていＡ 2-3-1： レ ー ザ を 用 い た ３ Ｄ プ リ ン タ ー で あ れ ば，B23K26/342 の肉盛を付与している。また，アークを使ったものであれば，B23K9/34 を付与しているので，現時点では追加される予定はない。
Ｑ 2-3-2：材料によって付与されるカテゴリが異なるのか？
Ａ 2-3-2：ご認識の通りである。

るのか？
Ａ 2−1：「材料押出」は，ノズルから溶かした材料を押Ｑ 2-4：講演の中で，３Ｄプリンターの話に建設現場へし出し，堆積させるもので，材料としては樹脂が多の適用が出てきたが，建設現場と３Ｄプリンターがい。

まったく結びついていなかったので，いったいどのよ

Ｑ 2-1-1：最近建築・土木の分野では，コンクリートやセメント等の材料をそのように作っており，とくに中国では実際にそのように作っているようだが，そのようなものも「材料押出」になるのか？

うなものが世の中に出ているのか，教えていただきたい。
Ａ 2-4：橋脚部品や住宅の壁などへの適用を報道等で見たことがある。

Ａ 2-1-1：建築・土木の分野で「材料押出」が多い，その通りである。

Ｑ 2-5：本日の技術動向調査の結果はどこかで閲覧することは可能か？

Ｑ 2-2：モノからコトへの流れの中で，装置だけ作ってＡ 2-5：当該技術テーマ含め，過去の調査テーマの調査

いてもこれからの日本は駄目で，それを使ったビジネ

結果は，特許庁 HP で閲覧可能である。
「特許出願技スモデルをという提言が講演の中にあったが，データ術動向調査」で検索いただきたい。

加工等，モノからコトへの流れを踏まえて，３Ｄプリ

104（次号につづく）
溶

接技術