三维形成装置、三维形成方法以及三维形成物技术领域
本发明涉及三维形成装置、三维形成方法以及三维形成物。
背景技术
以往，作为使用金属材料简便地形成三维形状的形成方法，公开有专利文献1所示
的这样的方法。专利文献1所公开的三维形成物的形成方法是将在原料中具有金属粉末、溶
剂(solvent)、粘合增强剂的金属糊料形成为层状的材料层来使用的。然后，对层状的材料
层照射光束而形成金属的烧结层或者金属的熔融层，通过重复材料层的形成、光束的照射
而层叠烧结层或者熔融层，从而获得所期望的三维形成物。
但是，在专利文献1所示的三维形成物的形成方法中，通过光束的照射而使被呈层
状地供给的材料层的一部分烧结或者熔融，从而形成为三维形成物的一部分，未被照射光
束的材料层是要除去的不需要的部分。另外，存在有如下缺陷，即，针对规定的光束的照射
区域，虽不完全，但是在其附近还是产生有烧结或者熔融了的材料层，该不完全部分附着于
通过所期望的烧结或者熔融而形成的部分，从而导致三维形成物的形状不稳定。
于是，能够想到通过专利文献2或者专利文献3所公开的在向所期望的部位供给粉
末金属材料的同时照射激光，并应用能够形成金属加厚部的喷嘴，从而消除专利文献1的不
良情况。
专利文献2、3所公开的喷嘴在喷嘴中心部具备激光照射部，在激光照射部的周围
具备供给金属粉末(粉末(powder))的粉末供给部。然后，向从喷嘴中心的激光照射部照射
的激光供给粉末，通过激光熔融所供给的粉末，从而在施工对象物上形成为加厚金属。
另外，在专利文献1的三维形成物的形成方法中，在构成三维形成物的层叠的材料
层的一层中，以沿着根据三维CAD的数据等所获得的光束的照射路径的方式通过电流镜来
扫描光束，从而能够使材料层熔融、凝固而获得所期望的烧结层。另外，在专利文献4的三维
形成物的形成方法中，公开有以使第一层和第二层、第二层和第三层的原料的滴下位置不
同的方式进行配置的方法。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本特开2008-184622号公报
专利文献2：日本特开2005-219060号公报
专利文献3：日本特开2013-75308号公报
专利文献4：美国专利申请公开第2014/0175706号说明书
但是，在使用专利文献2、3所公开的喷嘴来形成加厚金属的情况下，难以将应用的
金属粉末的粒径形成得更加微小。即，通过设为微小粒径、即所谓的微粉体而形成使粒子间
的附着性增大的、所谓的强附着性粉末，例如当通过压缩空气等进行搬运、喷出时，易于附
着于流路，严重有损流动化，且有损喷射稳定性。因此，为了确保粉末的流动化，粉末的粒径
的缩小程度存在有极限，在若不使用微小粒径的粉末则无法实现的微小且高精度的三维形
状的形成中难以使用专利文献2、3所公开的喷嘴。
进而，在专利文献1所公开的三维形成物的形成方法中，为了提高生产率，谋求扩
大与光束的扫描交叉的方向上的材料层的熔融凝固宽度、或者提高扫描速度。另一方面，在
三维形成物中含有微小的形成区域的情况下，能够通过进一步缩小熔融凝固宽度、减慢扫
描速度来得到微小的三维形成物。
另外，在专利文献4所公开的三维形成物的形成方法中，存在有如下提案：为了修
正不完全的点喷射位置而划分与第一层不同的第二层、或者为了修正形成第一层并进行了
收缩之后的高度而对喷射位置施加修正，但是对于最能够提高效率且能够供给材料的方法
则并未提及。
这样，包括与三维形成物的生产率的提高以及微小形状部的形成精度的提高相反
的要素。但是，在专利文献1所公开的三维形成物的制造方法中，为了实现生产率的提高和
形成精度的提高，例如，需要以能够照射扩大熔融凝固宽度的能够成形的光束和精密形成
用的光束的方式具备多个光束照射单元，从而导致装置的大型化或者装置成本的上升。
发明内容
于是，本发明的目的在于获得能够形成微小的三维形成物的、能够使用微小粒径
的金属粉末的三维形成装置和三维形成方法、以及获得在通过从一个能量射线的照射单元
照射的能量射线来扩大熔融凝固宽度并获得较高的生产率的同时也以较高的精度实现微
小形状的形成的三维形成物以及该三维形成物的形成方法。
本发明就是为了解决上述课题的至少一部分而作成的，能够作为以下形态或者应
用例来实现。
[应用例1]本应用例的三维形成装置是通过层叠使用包含金属粉末、粘结剂以及
溶剂的被烧结材料的层来形成三维形成物的三维形成装置，其特征在于，所述三维形成装
置具备：材料供给单元，将所述被烧结材料供给至规定的材料供给区域；第一加热单元，加
热所述规定的材料供给区域；第二加热单元，加热从所述材料供给单元供给至所述规定的
材料供给区域的所述被烧结材料；以及能量照射单元，供给烧结所述金属粉末的能量。
采用本应用例的三维形成装置，向形成形成的三维形成物的形状的区域供给所需
的量的被烧结材料，并通过能量照射单元向被供给的被烧结材料供给能量，因此材料供给
的损耗、供给能量的损耗减少。
以往，在仅供给金属粉末并进行烧结的情况下产生的、金属微粒子间的附着力增
大，从而形成为强附着性粉末，在通过压缩空气等进行搬运、喷出的情况下易于附着于流
路，有可能严重有损流动化，金属微粒子的粒径的缩小程度存在有极限。但是，通过设为将
包含金属粉末、粘结剂以及溶剂的被烧结材料从材料供给单元向规定的材料供给区域上供
给的结构，能够防止朝向材料搬运的流路的附着，能够进行稳定的材料供给，能够使用极微
小的金属粉末来形成三维形成物。
通过具备能够在烧结前预先使液体成分蒸发的干燥单元，能够防止因从能量照射
单元照射的使被烧结材料烧结的较大的能量而导致被烧结材料所含有的溶剂等液体成分
在极短的时间内蒸发、即基于爆发性的气化的暴沸的金属粉末的飞散，能够获得无缺陷的
三维形成物。
作为干燥单元，在本应用例的三维形成装置中具备第一加热单元和第二加热单
元。然后，第一加热单元加热供给有包含金属粉末、粘结剂以及溶剂的被烧结材料的规定的
材料供给区域，从而当向规定的材料供给区域供给被烧结材料时，被烧结材料所含有的溶
剂因向规定的材料供给区域供给的热量而蒸发，被烧结材料的干燥开始。由此，被烧结材料
被局部地降低了流动性、即粘性增加，从而能够抑制规定的材料供给区域内的被烧结材料
的扩散，能够使材料精确地配置为所期望的形状。
另外，第二加热单元加热向规定的材料供给区域供给的被烧结材料，从而能够使
残留在向被第一加热单元加热后的规定的材料供给区域供给并一部分干燥了的被烧结材
料中的溶剂进一步蒸发。由此，能够在从用于烧结被供给的被烧结材料所含有的金属粉末
的能量照射单元供给能量之前，更加可靠地从被烧结材料去除液体成分的溶剂，能够防止
暴沸的产生。
另外，通过第一加热单元以及第二加热单元从向材料供给区域喷射的被烧结材料
中去除有助于提高被烧结材料的流动性的液体成分的溶剂，从而能够使材料供给区域内的
被烧结材料的流动性降低。因此，能够防止在被烧结材料的喷射后被烧结材料沿材料供给
区域面扩散，能够获得能够形成精密的三维形成物的三维形成装置。
此外，在本应用例中，“烧结”是指通过向被烧结材料供给能量而通过供给能量使
构成被烧结材料的溶剂蒸发，然后，残留的金属粉末彼此通过供给能量进行金属结合。此
外，在本说明书中，金属粉末熔融结合的形态也作为通过供给能量而使金属粉末结合这一
情况，作为烧结来进行说明。
[应用例2]在上述应用例中，所述三维形成装置的特征在于，所述材料供给单元具
备：喷射所述被烧结材料的喷射单元。
如上所述，以往，在仅供给金属粉末并进行烧结的情况下产生的、金属微粒子间的
附着力增大，从而形成为强附着性粉末，在通过压缩空气等进行搬运、喷出的情况下易于附
着于流路，有可能严重有损流动化，金属微粒子的粒径的缩小程度存在有极限。但是，采用
上述应用例，通过设为将包含金属粉末、粘结剂以及溶剂的被烧结材料从材料供给单元向
规定的材料供给区域上供给的结构，能够防止朝向材料搬运的流路的附着，能够进行稳定
的材料搬运供给，进而，能够具备呈液滴状地喷射材料并供给微小量的材料的喷射单元，能
够使用极微小的金属粉末来形成三维形成物。
[应用例3]在上述应用例中，所述三维形成装置的特征在于，规定的所述材料供给
区域为工作台、金属板、或者先形成的所述层，所述第一加热单元在所述被烧结材料被向所
述材料供给区域供给之前将所述材料供给区域加热至规定的温度，所述第二加热单元将被
供给至所述材料供给区域的所述被烧结材料加热至规定的温度。
采用上述应用例，第一加热单元对供给有被烧结材料的规定的材料供给区域进行
加热，从而当向规定的材料供给区域供给被烧结材料时，被烧结材料所含有的溶剂被向规
定的材料供给区域供给的热量蒸发，被烧结材料的干燥开始。由此，被烧结材料被局部地降
低了流动性、即粘性增加，从而能够抑制规定的材料供给区域内的被烧结材料的扩散，能够
使材料精确地配置为所期望的形状。
另外，第二加热单元对被供给至规定的材料供给区域的被烧结材料进行加热，从
而能够使残留在向被第一加热单元加热后的规定的材料供给区域供给并一部分干燥了的
被烧结材料中的液体成分的溶剂进一步蒸发。由此，能够在从用于烧结被供给的被烧结材
料的金属粉末的能量照射单元供给能量之前更加可靠地从被烧结材料去除液体成分的溶
剂，能够防止暴沸的产生。另外，也能够使粘结剂本身的至少一部分热分解。由此，能够抑制
由伴随着粘结剂的急剧的热分解的分解成分的气体的产生所导致的金属粉末的飞散，能够
形成精密的三维形成物。
[应用例4]在上述应用例中，所述三维形成装置的特征在于，所述三维形成装置具
备：第一温度检测单元，检测被所述第一加热单元加热的所述材料供给区域的温度；以及第
二温度检测单元，检测被所述第二加热单元加热的所述被烧结材料的温度。
若使被供给至被第一加热单元加热的材料供给区域、或者被第二加热单元加热的
材料供给区域上的被烧结材料升温至超过被烧结材料所含有的液体成分、例如被烧结材料
所含有的溶剂等的沸点、粘结剂的热分解温度的温度，则有可能因基于液体成分的暴沸、热
分解气体产生等而使金属粉末飞散。于是，采用上述应用例，通过第一温度检测单元以及第
二温度检测单元来检测材料供给区域或者被供给至材料供给区域的被烧结材料的温度，能
够基于该结果控制第一加热单元以及第二加热单元的动作，能够防止暴沸。
[应用例5]本应用例的三维形成方法是通过层叠使用包含金属粉末和粘结剂的被
烧结材料的层来形成三维形成物的三维形成方法，其特征在于，所述三维形成方法包括：材
料供给工序，使所述被烧结材料呈液滴状地向所述第一单层上喷射并层叠单位液滴状材
料；加热工序，加热所述第一单层中的所述单位液滴状材料的材料供给区域；干燥工序，干
燥由着落于所述第一单层上的所述单位液滴状材料形成的单位材料，并形成干燥被烧结材
料；烧结工序，向所述干燥被烧结材料供给烧结所述干燥被烧结材料的能量而使所述干燥
被烧结材料烧结，并形成烧结体；单层形成工序，使所述烧结体集合而形成所述烧结单层；
以及层叠工序，将所述烧结单层作为所述第一单层并使所述第一单层层叠，通过所述单层
形成工序来形成所述第二单层，所述加热工序在所述材料供给工序之前被执行。
采用本应用例的三维形成方法，首先，在材料供给工序之前，通过加热工序加热欲
供给包含金属粉末、粘结剂以及溶剂的被烧结材料的规定的材料供给区域，并向加热后的
规定的材料供给区域供给被烧结材料，从而被烧结材料所含有的溶剂被向规定的材料供给
区域供给的热量蒸发，被烧结材料的干燥开始。由此，被烧结材料被局部地降低了流动性、
即粘性增加，从而能够抑制规定的材料供给区域内的被烧结材料的扩散，能够使材料精确
地配置为所期望的形状。
接着，在材料供给工序之后具备干燥工序，从而能够加热、干燥被供给至规定的材
料供给区域的被烧结材料。由此，能够在从用于烧结被供给的被烧结材料所含有的金属粉
末的能量照射单元供给能量之前从被烧结材料去除液体成分的溶剂，能够防止暴沸的产
生。另外，也可以使粘结剂本身的至少一部分热分解。由此，能够抑制由伴随着粘结剂的热
分解的分解成分的气体的产生所导致的金属粉末的飞散，能够形成精密的三维形成物。
另外，通过加热工序以及干燥工序而从被喷射至材料供给区域的被烧结材料去除
在被烧结材料中有助于提高流动性的液体成分、即溶剂，从而能够使材料供给区域中的被
烧结材料的流动性降低。因此，能够在被烧结材料的喷射之后防止被烧结材料沿材料供给
区域面扩散，能够获得能够形成精密的三维形成物的三维形成方法。
[应用例6]在上述应用例中，所述三维形成方法的特征在于，在将所述单位材料的
俯视下的单位材料直径设为Dm，将相邻的所述单位材料的单位材料中心之间的距离设为Pm
的情况下，
0.5≤Pm/Dm＜1.0。
本应用例的三维形成方法是使通过能量射线的照射使金属粉末烧结所获得的金
属形成物的烧结单层层叠而获得三维形成物的方法。然后，烧结单层形成为多个烧结体的
集合物。这样获得的烧结单层是在将作为照射能量射线而形成为烧结体的原料的单位材料
的俯视下的单位材料直径设为Dm，将相邻的单位材料中心之间的距离设为Pm的情况下，在
满足
0.5≤Pm/Dm＜1.0
的关系的同时而形成的。
采用本应用例，在上述关系中，通过使Pm进一步接近Dm、即使Pm/Dm接近1.0而使相
邻的形成为烧结体的单位材料配置为相互分离。因此，能够在短时间内形成烧结单层，能够
提高生产率。另外，通过使Pm/Dm接近0.5而使相邻的形成为烧结体的单位材料配置为相互
接近、即重叠的区域增多，从而使相邻的单位材料致密地配置，能够形成为使烧结配置的单
位材料所获得的烧结体致密地集合而成的烧结单层，能够进行精密的形成。
[应用例7]在上述应用例中，所述三维形成方法的特征在于，所述烧结单层包括相
邻的第一烧结体、第二烧结体以及第三烧结体，所述第二单层中，形成所述第二单层所含有
的所述烧结体的所述单位材料的所述单位材料中心与由所述第一单层所含有的所述第一
烧结体、所述第二烧结体以及所述第三烧结体的各自的烧结体中心构成的俯视时的三角形
区域重叠。
在上述应用例6中，当将第一单层的形成为相邻的第一、第二以及第三烧结体各自
的单位材料中心间的距离Pm配置为接近Dm的值时，存在有在烧结形成的相邻的烧结体之间
产生有烧结体的欠缺部的情况。但是，采用上述应用例，形成为第二单层所含有的烧结体的
单位材料配置为，单位材料中心与连结下层的第一单层的烧结单层所含有的相邻的第一、
第二以及第三烧结体各自的烧结体中心的三角形区域的俯视下的区域内重叠，从而通过照
射形成第二单层的烧结体的能量射线，能够填充在第一单层产生的烧结体的欠缺部。由此，
能够一边在三维形成物的内部去除烧结体的欠缺部、换言之去除能够成为缺陷部的区域，
一边获得三维形成物。
[应用例8]本应用例的三维形成物是通过在包括层叠使用包含金属粉末和粘结剂
的被烧结材料的层并照射烧结所述被烧结材料的能量射线而获得的烧结单层的第一单层
上至少层叠包含所述烧结单层的第二单层而获得的三维形成物，所述三维形成物的特征在
于，所述烧结单层是通过使向呈液滴状地喷射的所述被烧结材料照射所述能量射线而烧结
成的烧结体集合而形成的，在将所述烧结体的俯视下的烧结体直径设为Ds，将相邻的所述
烧结体的烧结体中心之间的距离设为Ps的情况下，
0.5≤Ps/Ds＜1.0。
所述三维形成物是使通过能量射线的照射而使金属粉末烧结所获得的金属形成
物的烧结单层层叠而获得的。然后，烧结单层形成为多个烧结体的集合物。这样获得的烧结
单层是在将烧结体的俯视下的烧结体直径设为Ds，将相邻烧结体的烧结体中心之间的距离
设为Ps的情况下，在满足
0.5≤Ps/Ds＜1.0
的关系的同时形成的。
采用本应用例，在上述关系中，通过使Ps进一步接近Ds、即使Ps/Ds接近1.0而使相
邻的烧结体配置为相互分离。因此，能够在短时间内形成烧结单层，能够提高生产率。另外，
通过使Ps/Ds接近0.5而使相邻的烧结体配置为相互接近、即重叠的区域增多，从而能够形
成使相邻的烧结体致密地集合而成的烧结单层，能够进行精密的形成。
[应用例9]在上述应用例中，所述三维形成物的特征在于，所述烧结单层包含相邻
的第一烧结体、第二烧结体以及第三烧结体，所述第二单层配置为所述第二单层所含有的
所述烧结体的所述烧结体中心与连结所述第一单层所含有的所述第一烧结体、所述第二烧
结体以及所述第三烧结体各自的所述烧结体中心而构成的俯视时的三角形区域重叠。
在上述应用例8中，当将第一单层的相邻的第一、第二以及第三烧结体各自的烧结
体中心间的距离Ps配置为接近Ds的值时，存在有在相邻的烧结体之间产生有烧结体的欠缺
部的情况。但是，采用上述应用例，第二单层所含有的烧结体配置为，烧结体中心与连结下
层的第一单层的烧结单层所含有的相邻的第一、第二以及第三烧结体各自的烧结体中心的
三角形区域的俯视下的区域内重叠，从而通过照射形成第二单层的烧结体的能量射线，能
够填充在第一单层产生的烧结体的欠缺部。由此，能够一边在三维形成物的内部去除烧结
体的欠缺部、换言之去除能够成为缺陷部的区域，一边获得三维形成物。
附图说明
图1是表示第一实施方式的三维形成装置的结构的概略结构图。
图2是表示第一实施方式的三维形成装置所具备的头、材料喷射部、激光照射部、
第一灯以及第一温度计的放大外观图。
图3是表示第一实施方式的三维形成装置所具备的头、材料喷射部、激光照射部、
第二灯以及第二温度计的放大外观图。
图4是示意性地表示在材料供给区域形成有单位材料的状态的放大剖视图。
图5是示意性地表示朝向材料供给区域的单位材料的加热状态的放大剖视图。
图6是表示被烧结材料的干燥前的状态的放大概念图。
图7是表示被烧结材料的干燥后的状态的放大概念图。
图8是表示第二实施方式的三维形成方法的流程图。
图9是表示基于第二实施方式的三维形成方法的工序的局部剖视图。
图10是表示基于第二实施方式的三维形成方法的工序的局部剖视图。
图11是表示基于第二实施方式的三维形成方法的工序的局部剖视图。
图12是表示第二实施方式的三维形成方法的加热工序中的单位材料的状态的局
部剖视图。
图13是表示第二实施方式的三维形成方法的工序的局部剖视图。
图14是表示第二实施方式的三维形成方法的干燥工序中的单位材料的状态的局
部剖视图。
图15是表示基于第二实施方式的三维形成方法的工序的局部剖视图。
图16是表示基于第二实施方式的三维形成方法的工序的局部剖视图。
图17是说明第二实施方式的三维形成方法中的单位材料的配置的平面概念图。
图18是图17所示的A-A′部的剖视图。
图19是表示基于第二实施方式的三维形成方法的工序的局部剖视图。
图20是表示基于第二实施方式的三维形成方法的工序的局部剖视图。
图21是表示基于第二实施方式的三维形成方法的工序的局部剖视图。
图22是表示基于第二实施方式的三维形成方法的工序的局部剖视图。
图23是说明第二实施方式的三维形成方法中的单位材料的配置的平面概念图。
图24是表示基于第二实施方式的三维形成方法的工序的局部剖视图。
图25是表示基于第二实施方式的三维形成方法的工序的局部剖视图。
图26是表示基于第二实施方式的三维形成方法的工序的局部剖视图。
图27是表示基于第二实施方式的三维形成方法的工序的局部剖视图。
图28是表示第三实施方式的三维形成物的概略结构图。
图29是说明构成第三实施方式的三维形成物的烧结单层的烧结体的配置的概念
图。
图30是说明构成第三实施方式的三维形成物的烧结单层的烧结体的配置的概念
图。
图31是说明构成第三实施方式的三维形成物的烧结单层的烧结体的配置的概念
图。
图32是说明构成第三实施方式的三维形成物的烧结单层的烧结体的配置的概念
图。
图33是说明构成第三实施方式的三维形成物的烧结单层的烧结体的配置的概念
图。
图34是说明构成第三实施方式的三维形成物的烧结单层的烧结体的配置的概念
图。
图35是说明构成第三实施方式的三维形成物的烧结单层的烧结体的配置的概念
图。
图36是图31所示的B-B′部的剖视图。
符号说明
10、基台；11、驱动装置；20、工作台(stage)；21、板；30、头支承部；31、头；32、支承
臂；41、42、卤素灯；51、52、温度计；60、灯支承部；70、材料供给装置；71、材料喷射部；72、材
料供给单元；80、激光照射装置；81、激光照射部；82、激光振荡器；100、控制单元；110、工作
台控制器；120、灯输出控制器；130、材料供给控制器；1000、三维形成装置。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
图1是表示第一实施方式的三维形成装置的结构的概略结构图。此外，本说明书中
的“三维形成”表示形成所谓的立体造形物，例如，即使是平板状、即所谓的二维形状的形
状，也包括形成具有厚度的形状的情况。
如图1所示，三维形成装置1000具备基台10和通过基台10所具备的作为驱动单元
的驱动装置11而能够沿图示的X、Y、Z方向进行驱动的工作台20。进而，具备头支承部30，该
头支承部30具备：作为保持单元的头31，保持后述的材料供给单元和能量照射单元；以及支
承臂32，其一端部固定于基台10，且将头31保持固定于另一端部。另外，具备：灯支承部60，
该灯支承部60的一端部固定于基台10，在另一端部上保持固定：作为第一加热单元的第一
卤素灯41(以下，称作第一灯41)、作为第二加热单元的第二卤素灯42(以下，称作第二灯
42)、测量被第一灯41加热的区域的温度的作为第一温度检测单元的非接触型的第一温度
计51以及测量被第二灯42加热的区域的温度的作为第二温度检测单元的非接触型的第二
温度计52。此外，在本实施方式中，说明了通过驱动装置11沿X、Y、Z方向驱动工作台20的结
构，但是并不局限于此，只要能够相对地沿X、Y、Z方向驱动工作台20和头31即可。
并且，在工作台20上，形成为三维形成物200的过程中的部分形成物201、202、203
形成为层状。将在后面叙述三维形成物200的形成，但是由于进行基于激光的热能的照射，
因此为了使工作台20免受热损害，也可以使用具有耐热性的板(plate)21，在板21上形成三
维形成物200。作为板21，例如，优选使用基于耐热金属的金属板、或者陶瓷板。在本实施方
式中，示例了具有耐热性的金属板21(以下，板21)，通过使用耐热金属，能够获得较高的耐
热性，从而与烧结或者熔融的供给材料之间的反应性也较低，能够防止三维形成物200的变
质。此外，在图1中，为了方便说明，示例了部分形成物201、202、203这三层，但是层叠至所期
望的三维形成物200的形状为止。
在头31上保持有：作为材料供给单元的材料供给装置70所具备的作为喷射单元的
材料喷射部71、和作为能量照射单元的激光照射装置80所具备的作为能量照射部的激光照
射部81。激光照射部81在本实施方式中具备第一激光照射部81a和第二激光照射部81b。
三维形成装置1000具备作为控制单元的控制单元100，该控制单元100例如基于从
未图示的个人计算机等数据输出装置输出的三维形成物200的形成用数据，控制上述工作
台20、材料供给装置70所具备的材料喷射部71、激光照射装置80以及灯41、42。虽未图示，但
是在控制单元100至少具备工作台20的驱动控制部、材料喷射部71的动作控制部、灯41、42
的输出控制部以及激光照射装置80的动作控制部。然后，在控制单元100具备：与工作台20、
材料喷射部71、灯41、42以及激光照射装置80关联地进行驱动并使这些装置动作的控制部。
对于能够在基台10上移动地工作台20，基于来自控制单元100的控制信号，在工作
台控制器110生成控制工作台20的移动开始、停止、移动方向、移动量、移动速度等的信号，
并向基台10所具备的驱动装置11发送，使工作台20沿图示的X、Y、Z方向移动。
在固定于头31的材料喷射部71中，基于来自控制单元100的控制信号，在材料供给
控制器130生成控制来自材料喷射部71的材料喷射量等的信号，根据生成的信号，从材料喷
射部71喷射规定量的材料。
在材料喷射部71，从材料供给装置70所具备的材料供给单元72延伸设置并连接有
作为材料供给路径的供给管72a。在材料供给单元72，作为供给材料而收容有包含通过本实
施方式的三维形成装置1000形成的三维形成物200的原料的被烧结材料。作为供给材料的
被烧结材料，是将作为三维形成物200的原料的金属、例如镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、
铝(Al)、钛(Ti)、镍(Ni)、包含这些金属中的至少一种的合金(例如，马氏体钢、不锈钢、钴铬
钼、钛合金、镍基调合金、铝合金等)等的单体粉末、或者这些金属的混合粉末与溶剂和粘结
剂混合所获得的浆状(或者糊料状)的组成物。此外，金属粉末优选平均粒径为10μm以下的
材料。
作为溶剂或者分散介质，例如，除了蒸留水、纯水、RO水等各种水以外，还列举有甲
醇、乙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、辛醇、乙二醇、二乙二醇、丙三醇等醇类、乙二醇单甲醚
(甲基溶纤剂)、乙二醇单乙醚(乙基溶纤剂)、乙二醇单苯醚(苯基乙二醇)等醚类(溶纤剂
类)，乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲酸乙酯等酯类、丙酮、甲乙酮、二乙基酮、甲基异丁基
酮、甲基异丙基酮、环己酮等酮类、正戊烷、己烷、辛烷等脂肪族烃类、环己烷、甲基环己烷等
环式烃类、苯、甲苯、二甲苯、己基苯、庚基苯、辛基苯、壬基苯、癸基苯、十一苯、十二烷基苯、
十三烷基苯、十四烷基苯等具有长链烷基以及苯环的芳香族烃类、二氯甲烷、氯仿、四氯化
碳、1、2-二氯乙烷等卤代烃类、吡啶、吡嗪、呋喃、吡咯、噻吩、甲基吡咯烷酮等芳香族杂环
类、乙腈、丙腈、丙烯腈等腈类、N、N-二甲基甲酰胺、N、N-二甲基乙酰胺等胺类、羧酸盐或者
其它各种油类等。另外，作为耐热溶剂，能够通过使用硅油等来提高流动性。
作为粘结剂(binder)，只要可溶于上述溶剂或者分散介质，则并无限定。例如，能
够使用丙烯酸树脂、环氧树脂、硅树脂、纤维素类树脂、合成树脂等。另外，例如，也能够使用
PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)等热塑性树脂。另外，也可以使上述丙烯酸树脂
等树脂以微小的颗粒的状态而非可溶状态分散于上述溶剂或者分散介质中。在使用热塑性
树脂的情况下，通过加热材料喷射部71以及材料供给单元72来维持热塑性树脂的柔软性。
固定于灯支承部60的灯41、42具有各自不同的热放射区域。从第一灯41放射的热
量在板21上、或者部分形成物201、202、203的最上层、在本例中为部分形成物203上将从材
料喷射部71喷射的材料的材料供给区域的温度加热至规定的温度。后述详细内容，干燥着
落在被第一灯41加热的板21、或者最上层的部分形成物203上的材料的一部分。
另外，对于从材料喷射部71喷射并着落在板21上、或者部分形成物201、202、203的
最上层、在本例中为部分形成物203上的材料的干燥，在基于被第一灯41加热的材料供给区
域的热量的局部干燥以外，进一步利用从第二灯42放射的热量来干燥着落材料。即，通过从
灯41、42放射的热量，使液体成分从包含金属粉末、溶剂或者分散介质、进而粘结剂的材料
蒸发。此外，作为加热单元的灯41、42并未限定为卤素灯。例如，也可以是红外线灯、或者基
于高频的照射的加热干燥、或者热风的吹送等单元。
固定于头31的激光照射装置80所具备的激光照射部81基于来自控制单元100的控
制信号，通过激光振荡器82使规定输出的激光振荡而从激光照射部81照射激光。激光向从
材料喷射部71喷射的供给材料照射，使供给材料所含有的金属粉末烧结、或者熔融并固体
化。本实施方式的三维形成装置1000所使用的激光并无特殊限定，但是优选金属的吸收效
率高于二氧化碳气体激光的光纤激光。
通过从灯41、42放射的热量，使液体成分从包含金属粉末、溶剂或者分散介质、进
而粘结剂的材料蒸发，但是若因过度加热而超过液体成分的沸点的温度，则有可能因所谓
的暴沸使着落的材料飞散。于是，为了避免暴沸而在灯支承部60具备温度计51、52。温度计
51、52能够以非接触的方式测定测定对象物的温度，测定灯41、42的加热区域的温度，并向
灯输出控制器120所具备的第一灯输出控制器121以及第二灯输出控制器122送出测定出的
温度数据。然后，在测定出的温度比灯41、42的加热区域内的规定的温度高的情况下，通过
灯输出控制器120来进行减少朝向灯41、42的供给电力这样的控制，在比规定温度低的情况
下，通过灯输出控制器120来进行增加供给电力这样的控制。
图2是表示图1所示的头31、被头31保持的材料喷射部71和激光照射部81、第一灯
41以及第一温度计51的放大外观图，是图1所示的Y方向视外观图。如图2所示，被头31保持
的材料喷射部71具备喷射喷嘴71b和从喷射喷嘴71b喷射规定的量的材料的喷射驱动部
71a。在喷射驱动部71a连接有与材料供给单元72相连的供给管72a，经由供给管72a供给被
烧结材料M。在喷射驱动部71a具备未图示的喷射驱动装置，基于来自材料供给控制器130的
控制信号，将被烧结材料M向喷射喷嘴71b送出。然后，进行如下准备：作为形成为液滴状的
大致球体形状的材料飞翔体Mf，使其从喷射喷嘴71b的喷射口71c朝向板21、或者图1所示的
最上层的部分形成物203且朝向大致重力方向G飞翔。
在此，从作为加热单元的第一灯41向供材料飞翔体Mf着落的板21、或者图1所示的
最上层的部分形成物203上表面的材料供给区域S照射热射线Lh1，从而将板21、或者图1所
示的最上层的部分形成物203的材料供给区域S加热至规定温度。
作为规定温度，优选为能够使着落于材料供给区域S的材料飞翔体Mf、即被烧结材
料M所含有的包含溶剂或者分散介质、或者粘结剂等在内的液体成分蒸发、且不超过其沸点
的温度。即，当材料飞翔体Mf作为单位液滴状材料Ms(以下，称作单位材料Ms)而着落并形成
于材料供给区域S时，使单位材料Ms所含有的包含溶剂或者分散介质、或者粘结剂等在内的
液体成分蒸发而固定于材料供给区域S上。
如图2所示，第一灯41具备：作为热源的光源41a；使从光源41a射出的热射线Lh1聚
光于照射对象物的聚光透镜41b；以及收纳光源41a和聚光透镜41b并具备从聚光透镜41b射
出聚光的热射线Lh1的开口41d的透镜收纳部41c。此外，第一灯41并不局限于图2所示的形
态，也可以是具备聚光反射部(反射镜)的光源(灯)。
在上述图2所示的材料供给区域S的基于第一灯41的加热后，如图3所示，通过第二
灯42来进行着落于材料供给区域S的单位材料Ms的加热。此外，图3是表示图1所示的头31、
被头31保持的材料喷射部71和激光照射部81、第二灯42以及第二温度计52的放大外观图，
是图1所示的Y方向视外观图。
如图3所示，从喷射喷嘴71b的喷射口71c喷射的被烧结材料M形成为呈液滴状、即
大致球体形状的材料飞翔体Mf并向板21、或者图1所示的最上层的部分形成物203飞翔，继
而着落于板21、或者部分形成物203而作为单位材料Ms形成于板21上、或者部分形成物203
上。然后，如图2所示，通过被加热的材料供给区域S的热量，单位材料Ms所含有的溶剂或者
分散介质等液体成分的至少一部分蒸发。
然后，对形成于板21上、或者部分形成物203上且溶剂或者分散介质等液体成分的
一部分蒸发了的单位材料Ms′照射从作为加热单元的第二灯42射出的热射线Lh2，从而去除
单位材料Ms′所含有的溶剂或者分散介质的液体成分的剩余，进而去除粘结剂等，使单位材
料Ms′形成为干燥的干燥单位材料Ms″。此外，热射线Lh2优选将单位材料Ms′加热至不超过
单位材料Ms′所含有的包含溶剂或者分散介质等在内的液体成分的沸点的温度。即，若将单
位材料Ms′加热至超过单位材料Ms′所含有的包含溶剂或者分散介质等在内的液体成分的
沸点的温度，则有可能使液体成分产生暴沸，使单位材料Ms′中的金属粉末飞散，为了防止
这一情况，优选不超过液体成分的沸点的温度下的干燥。
然后，从第一激光照射部81a对干燥单位材料Ms″射出激光L1，从第二激光照射部
81b对干燥单位材料Ms″射出激光L2，从而加热、烧结干燥单位材料Ms″。
图4是示意性地表示在被图2所示的第一灯41加热的材料供给区域S形成有单位材
料Ms的放大剖视图。如图4所示，材料飞翔体Mf向板21、或者图1所示的最上层的部分形成物
203的材料供给区域S飞翔，并着落于板21、或者部分形成物203而形成为单位材料Ms。此时，
如图2所示，由于材料供给区域S被第一灯41加热，因此在材料飞翔体Mf着落于材料供给区
域S的同时，材料飞翔体Mf所含有的溶剂或者分散介质等的液体成分的蒸发开始，在着落后
的单位材料Ms的状态下，靠近材料供给区域S的单位材料Ms的一部分形成为干燥部Md1，其
它部分构成包含含有溶剂或分散介质和粘结剂等的液体成分的被烧结材料M的组成的状态
的单位材料Ms′。
然后，如图5所示，从第二灯42对图4所示的单位材料Ms′照射热射线Lh2，使单位材
料Ms′中的未干燥部分、即含有溶剂或分散介质和粘结剂等的液体成分的等被烧结材料M部
分的液体成分蒸发，从而形成干燥部Md2。然后，构成由与溶剂或者分散介质、或者粘结剂等
一起被蒸发、热分解并干燥了的干燥部Md1、Md2构成的干燥单位材料Ms″。
如图4所示，在干燥部Md1和被烧结材料M共存的单位材料Ms′的状态下，为了呈液
滴状地喷射且为了获得规定的流动性而赋予被烧结材料M较低的粘性。即使在材料飞翔体
Mf着落于未加热的状态下的材料供给区域S的情况下，单位材料Ms也易于沿材料供给区域S
的面流动。因此，如图4所示，形成有相对于规定的单位材料Ms的着落直径Dm较大地扩展的
状态下的单位材料Mc。
于是，通过以第一灯41来加热材料供给区域S，从而在材料飞翔体Mf着落于材料供
给区域S之后立即使包含溶剂或者分散介质以及粘结剂等在内的液体成分蒸发，形成提高
了被烧结材料M的粘性的干燥部Md1，从而能够以保持着落直径Dm的方式获得单位材料Ms′。
由此，在后述的三维形成方法中，能够使单位材料Ms′(或者Ms″)精确地配置于板21、或者图
1所示的最上层的部分形成物203上。
在本实施方式的三维形成装置1000中，利用图6、图7来说明通过灯41、42使单位材
料Ms所含有的包含溶剂或者分散介质以及粘结剂等在内的液体成分蒸发、干燥的状态变
化。图6是表示干燥前的状态的放大图，图7是表示干燥后的状态的放大图。
如图6所示，单位材料Ms中，构成三维形成物200的材料的金属粉末Mmp以在溶剂或
者分散介质以及粘结剂的组成物Mb中大致均匀地分散的状态着落于板21、或部分形成物
203上。在此，当照射从灯40射出的热射线Lh时，如图7所示，溶剂或者分散介质以及粘结剂
的组成物Mb所含有的溶剂或者分散介质被热射线Lh的热量蒸发，在金属粉末Mmb的周围剩
余有除了组成物Mb中所含有的液体成分以外的固体成分、例如包含树脂成分在内的干燥后
的粘结剂Mb′，形成有作为干燥后的干燥被烧结材料的单位材料Ms′，该干燥后的干燥被烧
结材料形成有与液体成分的体积相对应的空间s。空间s形成相互连通的连通路径Ts，该连
通路径Ts与干燥后的单位材料Ms″的外部连通。
然后，如图3所示，从第一激光照射部81a向干燥后的干燥单位材料Ms″射出激光
L1，从第二激光照射部81b向干燥后的干燥单位材料Ms″射出激光L2。干燥单位材料Ms″被激
光L1和激光L2加热、烧结。
此时，激光L1、L2在短时间内将较大的热能赋予干燥后的单位材料Ms″，但是若对
图6所示的干燥前的单位材料Ms照射激光L1、L2的热能，则有可能导致单位材料Ms所含有的
溶剂或者分散介质等液体成分爆发性地蒸发，从而致使金属粉末Mmp飞散。但是，通过使单
位材料Ms干燥而对图7所示的干燥后的干燥单位材料Ms″的状态照射激光L1、L2，能够避免
液体成分的爆发性的蒸发，能够防止金属粉末Mmp的飞散。另外，即使在通过激光L1、L2的热
能使图7所示的干燥后的粘结剂Mb′气化、蒸发时，也能够通过空间s内、或者空间s的连通路
径Ts而朝向干燥单位材料Ms″的外部放出，能够不使金属粉末Mmp飞散地进行烧结。
优选从喷射口71c喷射的材料飞翔体Mf从喷射口71c向图示箭头的重力方向G喷
射。即，通过向重力方向G喷射材料飞翔体Mf，能够使材料飞翔体Mf可靠地向着落位置飞翔，
从而使单位材料Ms配置在所期望的位置。然后，朝向被向重力方向G喷射并着落、且干燥了
的干燥单位材料Ms″照射的激光L1、L2向与重力方向G交叉的方向照射。
如上所述，着落于被第一灯41加热的材料供给区域S并被加热干燥后的被第二灯
42加热干燥的干燥后的单位材料Ms′被第二灯42加热干燥而成的干燥单位材料Ms″因激光
L1、L2的照射而使接受了激光L1、L2的照射的干燥单位材料Ms″的烧结后的附近集中被第一
灯41加热的材料供给区域S的热能、来自第二灯42的热射线Lh的热能、激光L1、L2的热能，从
而有可能导致接下来喷射的单位材料Ms超过规定的干燥温度。于是，通过第一温度计51来
测定接下来喷射的单位材料Ms的材料供给区域S的温度，然后，基于该测定温度数据，通过
灯输出控制器120的第一灯输出控制器121来控制朝向第一灯41所具备的光源41a的输出电
力，从而能够将接下来喷射的单位材料Ms的材料供给区域S的温度形成在规定的温度范围
内。进而，对于着落后的单位材料Ms′，通过第二温度计52来进行温度测量，基于该测定温度
数据，通过灯输出控制器120的第二灯输出控制器122来控制朝向第二灯42所具备的光源
42a的输出电力，从而能够将单位材料Ms′的干燥温度形成在规定的温度范围内。
如上所述，本实施方式的三维形成装置1000所具备的材料供给装置70是从材料喷
射部71喷射液滴状的材料飞翔体Mf的装置。在使现有技术的金属微粉末从材料供给口喷出
并通过激光等能量射线进行烧结的形态中，形成使粒子间的附着力增大的、所谓的强附着
性粉末，例如当通过压缩空气等进行搬运、喷出时，易于附着于流路，严重有损流动化。但
是，在本实施方式中，作为材料的被烧结材料M，使用包含平均粒径为10μm以下的金属微粉
末、溶剂、粘结剂的组成物，能够赋予优异的流动性。
而且，通过赋予较高的流动性，能够将微少量的被烧结材料M形成为液滴状而从材
料喷射部71的喷射口71c喷射，从而能够将单位材料Ms配置在板21上、或者部分形成物203
上。进而，通过第一灯41加热材料供给区域S，在单位材料Ms着落于板21上、或者部分形成物
203上之后立即进行干燥并设为形成有干燥部Md1的单位材料Ms′，从而能够抑制着落后的
单位材料Ms′的变形、例如沿板21、或者部分形成物203上表面的流动等。即，能够形成作为
微少量的形成的连续体的微小的三维形成物。
此外，上述第一实施方式的三维形成装置1000是具备两个激光照射部81a、81b的
结构，但是并不局限于此。例如，也可以具备一个激光照射部、或者三个以上的激光照射部。
另外，激光L1、L2向以与重力方向G交叉的方向照射的方式将激光照射部81a、81b装配于头
31，但是并不局限于此。另外，在本实施方式的三维形成装置1000中，说明了作为照射的能
量而使用了激光L1、L2的形态，但是并不局限于此。只要是供给使被烧结材料M烧结的热量
的单元，例如也可以是高频、卤素灯等。
(第二实施方式)
第二实施方式的三维形成方法是通过上述第一实施方式的三维形成装置1000来
形成三维形成物200的方法。在图8中示出表示第二实施方式的三维形成物200的形成方法
的流程图，在图9～图27中示出图8所示的流程图的各工序中的形成方法。
(三维造形用数据取得工序)
如图8所示，在本实施方式的三维形成方法中，使控制单元100(参照图1)从未图示
的、例如个人计算机等取得三维形成物200的三维造形用数据，并执行三维造形用数据取得
工序(S100)。在三维造形用数据取得工序(S100)中取得的三维造形用数据从控制单元100
向工作台控制器110、材料供给控制器130、激光振荡器82以及灯输出控制器120发送控制数
据，继而向层叠开始工序转移。
(层叠开始工序)
在层叠开始工序(S200)中，如表示三维形成方法的图9所示，相对于载置于工作台
20的板21，在规定的相对位置配置有头31。此时，在XY平面(参照图1)，以使从材料喷射部71
的喷射喷嘴71b的喷射口71c喷射的液滴状的被烧结材料、即材料飞翔体Mf(参照图3)着落
于基于上述三维造形用数据的形成的起点、即工作台20的坐标位置p11(x11，y11)的方式使
具备板21的工作台20移动，开始三维形成物的形成，继而向单层形成工序转移。此外，为了
方便说明，第一灯41和第一温度计51、第二灯42和第二温度计52在附图标记中以夹着头31
左右配置的方式进行说明。
(单层形成工序)
如图8所示，单层形成工序(S300)包括加热工序(S310)、材料供给工序(S320)、干
燥工序(S330)以及烧结工序(S340)。以下，说明单层形成工序(S300)所含有的各工序。
(加热工序)
单层形成工序(S300)从加热工序(S310)开始。在加热工序(S310)中，如图10所示，
被导入喷射喷嘴71b的供给材料90从喷射口71c喷射并作为材料飞翔体91向板21的上表面
21a飞翔，供其着落的上表面21a上的材料供给区域S被从第一灯41放射的热射线Lh1加热。
基于热射线Lh1的材料供给区域S的加热温度小于供给材料90所含有的溶剂或者分散介质
的沸点，且被设定为能够蒸发。通过第一温度计51适当地测量设定的规定温度，并向图1所
示的第一灯输出控制器121发送，以能够将材料供给区域S维持在适当温度的方式控制第一
灯41的输入电力。
(材料供给工序)
当供材料飞翔体91着落的板21的上表面21a上的材料供给区域S通过加热工序
(S310)被加热至规定的温度时，向材料供给工序(S320)转移。如图11所示，在材料供给工序
(S320)中，在通过层叠开始工序(S200)使板21以被头31保持的喷射喷嘴71b与作为规定的
位置的p11(x11，y11)位置对置的方式移动后，作为被烧结材料的供给材料90从喷射喷嘴
71b向板21上喷射，作为液滴状的材料飞翔体91从喷射口71c向重力方向喷射。作为供给材
料90，通过溶剂、粘结剂混合作为三维形成物200的原料的金属、例如不锈钢、钛合金的单体
粉末、或者难以合金化的不锈钢和铜(Cu)、或者不锈钢和钛合金、或者钛合金和钴(Co)、铬
(Cr)等的混合粉末，并调整为浆状(或者糊料状)。
材料飞翔体91着落于板21的上表面21a，作为单位液滴状材料92(以下，称作单位
材料92)而形成于上表面21a上的p11(x11，y11)位置。形成于上表面21a上的单位材料92由
通过如表示单位材料92部分的放大剖视图的图12那样被加热的板21的材料供给区域S的热
量在上表面21a的附近使供给材料90所含有的溶剂或者分散介质等的液体成分蒸发所得的
干燥部92b和未被干燥的未干燥部92a构成。在此，未干燥部92a是与供给材料90相同的组
成，是包含溶剂或者分散介质等在内的液体成分的材料。
对于供给材料90，为了能够进行来自喷射口71c的喷射而被赋予较高的流动性。由
此，若使材料飞翔体91着落于板21的上表面21a，则有可能沿上表面21a的面流动、扩散。但
是，在材料飞翔体91着落于加热后的材料供给区域S的同时，因该热量而形成有失去流动性
的干燥部92b，从而能够获得单位材料92的规定的着落直径Dm。然后，当将局部地具有干燥
部92b的单位材料92向板21的上表面21a供给时，向干燥工序转移。
(干燥工序)
如图13所示，在干燥工序(S330)中，从第二灯42向通过材料供给工序(S320)着落
于板21的上表面21a的单位材料92照射热射线Lh2。此时，通过第二温度计52来测定板21的
单位材料92的温度，从而控制向第二灯42输入的电力，将形成为规定的干燥温度的热射线
Lh2的能量向单位材料92照射。然后，如单位材料92部的放大图、即图14所示，单位材料92所
含有的未干燥部92a所含有的溶剂或者分散介质等液体成分蒸发，形成为干燥后的干燥部
93a，形成有作为干燥后的干燥被烧结材料的单位材料93。由此，形成为除了被局部地降低
了流动性的干燥部92b以外，未干燥部92a也被干燥了的单位材料93，能够抑制沿上表面21a
洇开的情况，能够确保单位材料93从板21的上表面21a起的高度h1(所谓的加厚量)。
此外，优选热射线Lh2将单位材料92加热至不超过单位材料92的未干燥部92a所含
有的溶剂或者分散介质等液体成分的沸点的温度。即，若将单位材料92加热至超过单位材
料92的未干燥部92a所含有的包含溶剂或者分散介质等在内的液体成分的沸点的温度，则
有可能使液体成分产生暴沸，使单位材料92中的金属粉末飞散，为了防止这一情况，优选不
超过液体成分的沸点的温度下的干燥。另外，更加优选热射线Lh2以与溶剂或者分散介质的
蒸发所使用的温度相同的温度来进行粘结剂的热分解。
(烧结工序)
当经由干燥工序(S330)将单位材料93配设于上表面21a时，烧结工序(S340)开始。
如图15所示，在烧结工序(S340)中，从激光照射部81a、81b以与重力方向交叉的方式向单位
材料93照射激光L1、L2(参照图2)。单位材料93所含有的干燥后的粘结剂Mb′(参照图7)被激
光L1、L2所具有的能量(热量)热分解，通过使金属粉末的粒子彼此结合、即进行所谓的烧
结、或者熔融结合，从而形成为金属块的烧结体94并形成于p11(x11，y11)位置。对于激光
L1、L2的照射，根据干燥后的单位材料93的材料组成、体积等条件来设定照射条件，在将设
定的照射量向单位材料93照射后，照射停止。
然后，虽在后文进行叙述，重复上述加热工序(S310)、材料供给工序(S320)、干燥
工序(S330)、烧结工序(S340)，在本例中，形成有作为第一单层的第一层的部分形成物201。
对于部分形成物201，与工作台20的移动同时地使上述加热工序(S310)、材料供给工序
(S320)、干燥工序(S330)、烧结工序(S340)重复m次，第m次的单位烧结体94形成于作为部分
形成物201的端部的工作台20的坐标pEND＝p1m(x1m，y1m)位置。
于是，当在p11(x11，y11)位置形成有烧结体94时，执行形成路径确认工序(S350)，
在该工序中，判断加热工序(S310)、材料供给工序(S320)、干燥工序(S330)、烧结工序
(S340)是否达到形成有部分形成物201为止的反复数m次、即喷射喷嘴71b是否到达工作台
20的坐标位置pEND＝p1m(x1m，y1m)。在形成路径确认工序(S350)中，在判断为未达到反复
数m次、即喷射喷嘴71b未到达工作台20的坐标位置pEND＝p1m(x1m，y1m)的“否”的情况下，
如图8所示，再次向加热工序(S310)转移，如图16所示，工作台20以使喷射喷嘴71b与作为下
一个单位材料93的形成位置的p12(x12，y12)位置对置的方式被驱动。然后，当喷射喷嘴71b
与p12(x12，y12)位置对置时，执行加热工序(S310)、材料供给工序(S320)、干燥工序
(S330)、烧结工序(S340)，在p12(x12，y12)位置形成有烧结体94。
在烧结体94的反复形成中，单位材料93如图17所示地被配置、形成。图17、图18是
将应着落有图16所示的单位材料93的p11(x11，y11)位置作为起点，示例着落于作为相邻的
单位材料93的着落位置的p12(x12，y12)的单位材料93并概念性地说明配置、形成的形态的
图，图17是从图16中的头31侧向板21方向观察的平面概念图，图18是图17所示的A-A′部的
剖面概念图。
如图17所示，在着落位置、即烧结体94的形成位置p11(x11，y11)形成有直径为Dm
的单位材料93，通过激光L1、L2的照射而形成有烧结体94。通过激光L1、L2的照射而烧结单
位材料93，从而去除单位材料93所含有的粘结剂而使其收缩，烧结体94的直径形成为比单
位材料93的直径Dm(以下，称作单位材料直径Dm)小的烧结体直径Ds。
然后，在使形成于形成位置p11(x11，y11)的烧结体94隔开距离Pm而相邻的、形成
位置p12(x12，y12)配置、形成有单位材料93。以下，将距离Pm称作喷射点间距Pm。喷射点间
距Pm1以在形成于形成位置p11(x11，y11)的烧结体94与喷射配置于形成位置p12(x12，y12)
的单位材料93之间不产生未配置有单位材料93的区域的方式形成有重复喷射部93b。即，优
选相对于单位材料直径Dm，喷射点间距Pm满足如下的条件而配置。
Pm＜Dm (1)
当以这样喷射点间距Pm的间隔来配置单位材料93时，如图18所示，相当于向形成
位置p12(x12，y12)喷射的单位材料93的重复喷射部93b的量的材料以逾越形成于形成位置
p11(x11，y11)的烧结体94的方式形成逾越部93c。然后，通过烧结而形成于形成位置p12
(x12，y12)的烧结体94形成逾越部94b，形成与形成于形成位置p11(x11，y11)的烧结体94一
体化的烧结层。因此，为了不产生烧结体94的未形成部，进而优选满足如下。
Pm＜(Dm+Ds)/2 (2)
然后，如图19所示，使加热工序(S310)、材料供给工序(S320)、干燥工序(S330)、烧
结工序(S340)在满足上述公式(1)或者公式(2)的同时重复m次，从而形成有部分形成物
201。然后，确认与作为反复第数m次的喷射喷嘴71b对置的工作台20的坐标位置是否位于坐
标pEND＝p1m(x1m，y1m)位置，当判断为“YES”时，单层形成工序(S300)结束。
(层叠数比较工序)
当通过单层形成工序(S300)形成有作为第一单层的第一层的部分形成物201时，
向与通过三维造形用数据取得工序(S100)所获得的形成数据进行比较的层叠数比较工序
(S400)转移。在层叠数比较工序(S400)中，比较构成三维形成物200的部分形成物的层叠数
N与至层叠数比较工序(S400)之前的单层形成工序(S300)为止层叠的部分形成物的层叠数
n。
在层叠数比较工序(S400)中，在判断为n＝N的情况下，判断为三维形成物200的形
成结束，三维形成结束。但是，在判断为n＜N的情况下，如表示作为第二单层的第二层的部
分形成物202的形成方法的剖视图、即图20所示，再次执行层叠开始工序(S200)。此时，工作
台20以与喷射口71c以及激光照射部81a、81b分离相当于第一层的部分形成物201的厚度h1
的量的方式沿Z轴方向移动。进而，以从材料喷射部71的喷射喷嘴71b的喷射口71c喷射的液
滴状的被烧结材料、即材料飞翔体91着落于基于三维形成数据的第二层的形成的起点、即
工作台20的坐标位置p21(x21，y21)的方式使具备板21的工作台20移动，三维形成物的第二
层的形成开始，向第二层的单层形成工序(S300)转移。
以下，与表示上述第一层的部分形成物201的形成的图9～图19相同，执行单层形
成工序(S300)。首先，作为加热工序(S310)，如图21所示，在通过层叠开始工序(S200)使板
21以被头31保持的喷射喷嘴71b与作为规定的位置的p21(x21，y21)位置对置的方式伴随着
工作台20的移动而移动，将被导入喷射喷嘴71b的供给材料90从喷射口71c喷射，使其作为
材料飞翔体91向部分形成物210的上表面201a飞翔，供其着落的上表面201a上的材料供给
区域S被从第一灯41放射的热射线Lh1加热。
当通过加热工序(S310)将供材料飞翔体91着落的部分形成物201的上表面201a上
的材料供给区域S加热至规定的温度时，向材料供给工序(S320)转移。如图22所示，在材料
供给工序(S320)中，通过层叠开始工序(S200)使板21以被头31保持的喷射喷嘴71b与作为
规定的位置的p21(x21，y21)位置对置的方式移动，从喷射喷嘴71b起，作为被烧结材料的供
给材料90作为液滴状的材料飞翔体91被从喷射口71c沿重力方向向板21上喷射。
材料飞翔体91着落于部分形成物201的上表面201a，作为单位材料92而形成于上
表面201a上的p21(x21，y21)位置。如图12所示并说明的那样，形成于上表面201a上的单位
材料92由通过部分形成物201的材料供给区域S的热量而在上表面201a的附近使供给材料
90所含有的溶剂或者分散介质等液体成分蒸发所得干燥部92b和未干燥的未干燥部92a构
成。
材料飞翔体91着落于部分形成物201的上表面201a，作为单位材料92而配置于上
表面201a，p21(x21，y21)位置处的材料供给工序(S320)结束，在部分形成物201的上表面
201a形成有高度h2(所谓的加厚量)的单位材料92。该配置于部分形成物201上的单位材料
92如图23所示地配置。
图23是示例在应着落在图22所示的部分形成物201的上表面201a上的p21(x21，
y21)位置构成第二层的部分形成物202的单位材料92着落于构成下层的部分形成物201的
一部分的相互相邻的形成位置p11(x11，y11)、p12(x12，y12)、p13(x13，y13)这三处的烧结
体94的状态并概念性地说明配置、形成的形态的平面概念图。此外，为了方便说明，以双点
划线描绘构成第一层的部分形成物201的烧结体94，以实线描绘形成第二层的部分形成物
202的单位材料92。另外，以“●”显示部分形成物201所含有的烧结体94的形成位置坐标p11
(x11，y11)、p12(x12，y12)、p13(x13，y13)，以“×”显示形成部分形成物202的单位材料92的
形成位置坐标p21(x21，y21)。
如图23所示，构成第二层的部分形成物202的单位材料92的形成位置p21(x21，
y21)配置为，与连接构成下层的部分形成物201的一部分的相互相邻的烧结体94的形成位
置p11(x11，y11)、p12(x12，y12)、p13(x13，y13)的三角形区域Tr(网状阴影部)重叠。此时，
相互相邻的烧结体94的形成位置p11(x11，y11)、p12(x12，y12)、p13(x13，y13)各自的距离
Pm1、Pm2、Pm3与烧结体94的烧结径Ds形成为满足如下的条件而形成。
Pm1＜Ds
Pm2＜Ds
Pm3＜Ds
这样，通过配置有构成第二层的部分形成物202的单位材料92，即使在第一层的部
分形成物201因形成于形成位置p11(x11，y11)、p12(x12，y12)、p13(x13，y13)的相邻的烧结
体94而产生有未重复部，通过在上层重复形成有形成第二层的部分形成物202的单位材料
92，也能够防止在三维形成物200内部因未形成部所产生的内部空隙等的缺陷部的产生。
当单位材料92配设于部分形成物201的上表面201a时，向干燥工序(S330)转移。如
图24所示，在干燥工序(S330)中，通过材料供给工序(S320)从第二灯42向着落于部分形成
物201的上表面201a的单位材料92照射热射线Lh2。此时，通过第二温度计52来测定单位材
料92的温度，从而控制向第二灯42输入的电力，将形成为规定的干燥温度的热射线Lh2的能
量向单位材料92照射。然后，形成有液体成分蒸发、干燥而成的干燥后的单位材料93，从而
能够确保单位材料93从部分形成物201的上表面201a起的高度h2(所谓的加厚量)。
当经由干燥工序(S330)将单位材料93配设于上表面201a时，烧结工序(S340)开
始。如图25所示，在烧结工序(S340)中，从激光照射部81a、81b向干燥后的单位材料93照射
激光L1、L2，通过激光L1、L2所具有的能量(热量)烧结单位材料93而形成烧结体94。然后，重
复上述加热工序(S310)、材料供给工序(S320)、干燥工序(S330)、烧结工序(S340)，在第一
层的部分形成物201的上表面201a上形成有第二层的部分形成物202。对于部分形成物202，
在工作台20的移动的同时重复m次上述加热工序(S310)、材料供给工序(S320)、干燥工序
(S330)、烧结工序(S340)，第m次的烧结体94形成于作为部分形成物202的端部的工作台20
的坐标pEND＝p2m(x2m，y2m)位置。
于是，当在P21(x21，y21)位置形成有烧结体94时，执行形成路径确认工序(S350)，
在该工序中，判断加热工序(S310)、材料供给工序(S320)、干燥工序(S330)、烧结工序
(S340)是否达到直到形成为第二层的部分形成物202为止的反复数m次、即喷射喷嘴71b是
否到达工作台20的坐标位置pEND＝p2m(x2m，y2m)。在形成路径确认工序(S350)中，在判断
为未达到反复数m次、即喷射喷嘴71b未到达工作台20的坐标位置pEND＝p2m(x2m，y2m)的
“否”的情况下，如图26所示，再次向加热工序(S310)转移，工作台20以使喷射喷嘴71b与下
一个单位材料92的形成位置、即p22(x22，y22)位置对置的方式被驱动。然后，在喷射喷嘴
71b与p22(x22，y22)位置对置时，执行加热工序(S310)、材料供给工序(S320)、干燥工序
(S330)、烧结工序(S340)，在p22(x22。y22)位置形成有烧结体94。
然后，如图27所示，通过将加热工序(S310)、材料供给工序(S320)、干燥工序
(S330)、烧结工序(S340)重复m次而形成有第二层的部分形成物202。然后，确认与作为反复
第数m次的喷射喷嘴71b对置的工作台20的坐标位置是否位于坐标pEND＝p2m(x2m，y2m)位
置，当判断为“YES”时，第二层的单层形成工序(S300)结束。此外，即使在形成第二层的部分
形成物202的情况下，也如图17以及图18所说明的那样，以满足公式(1)或者公式(2)的方式
在部分形成物201的上表面201a配置有单位材料92。
然后，再次向层叠数比较工序(S400)转移，直到n＝N为止，重复层叠开始工序
(S200)、单层形成工序(S300)，从而能够使用第一实施方式的三维形成装置1000形成三维
形成物200。此外，在上述应用例中的层叠工序以及层叠数比较工序(S400)中，直到判断为n
＝N为止重复执行在作为第一单层的第一层的部分形成物201上形成作为第二单层的第二
层的部分形成物202的层叠开始工序(S200)、单层形成工序(S300)。
(第三实施方式)
作为第三实施方式，使用第一实施方式的三维形成装置1000，说明通过第二实施
方式的三维形成方法所获得的三维形成物200。此外，本说明书中的“三维形成物”是指表示
形成为所谓的立体造形物的物体，例如，即使是平板状、即所谓的二维形状的形成物，只要
是具有厚度的形状，也包含在三维形成物内。
图28是示意性地表示形成于三维形成装置1000的板21上的第三实施方式的三维
形成物200的剖视图。此外，对于图28所示的三维形成物200的形状、形态并无特殊限定，在
本例中，为了方便说明，虽未图示，但是将矩形平板设为层叠的形态。然后，如图28所示，三
维形成物200是通过沿X、Y、Z方向相对地驱动工作台20、至少具备材料喷射部71的喷射喷嘴
71b和激光照射部81a、81b的头31、灯41、42，直到部分形成物201、202、203、…、20N为止层叠
而形成的。将各部分造形物、例如部分形成物201为例，说明形成的形态。
如图29所示，在本实施方式的三维形成物200中，对于各部分形成物，示例了如下
这样的头31的扫描形态，即，当使头31沿图示箭头Fx方向移动并从材料喷射部71喷射材料，
从而在板21上形成单位材料93并对其照射激光L1、L2，例如一边按图示的形成位置m1、m2、
m3的顺序依次形成烧结体94(参照图15、图16)，一边在Fx方向的规定的区域内结束烧结体
94的形成时，使头31沿Fy方向移动，并在Fx方向的规定的区域形成烧结体94。这样，通过使
头31进行扫描，形成有作为烧结体94的集合体的烧结单层的部分形成物201。
通过图29所示的头31的扫描而形成的烧结体94如图30、图31所示地配置。如图30
所示，以与形成于形成位置m1的烧结体94相邻的方式在形成位置m2形成烧结体94。形成位
置m1处的烧结体94与形成位置m2处的烧结体94形成为具有相当于图17中说明的距离Pm的
距离Ps1、即点间距Ps1。
对于点间距Ps1，以在形成位置m1处的烧结体94与形成位置m2处的烧结体94之间
不产生烧结体94的未制成部的方式形成有重复部94a。即，优选相对于烧结体94的形成直
径、即烧结体直径Ds，满足如下的条件而配置。
Ps1＜Ds
图31表示在与图30所示的形成位置m2相邻的形成位置m3形成的烧结体94的配置。
形成位置m2处的烧结体94与形成位置m3处的烧结体94形成为具有距离Ps2。以下，将距离
Ps2称作点间距Ps2。对于点间距Ps2，以在形成位置m2处的烧结体94与形成位置m3处的烧结
体94之间不产生烧结体94的未制成部的方式形成有重复部94a。即，优选相对于烧结体94的
形成直径Ds，满足如下的条件而配置。
Ps2＜Ds
这样，当对于沿图31所示的扫描方向Fx形成的烧结体94而将相邻的烧结体94的点
间距Ps1、Ps2设为点间距Ps时，优选以满足
Ps＜Ds
的条件而配置的方式控制头31的扫描。并且，为了扩大通过相邻的烧结体94而形
成的烧结区域，优选
Ps≥Ds/2。
即，更加优选满足
0.5≤Ps/Ds＜1.0
的条件。
图32、图33是说明相对于沿图30、图31所示的扫描方向Fx形成的第1列的烧结体
94，使头31沿扫描方向Fy移动线间距Q1的量，从而形成第2列的烧结体94的情况下的烧结体
的配置的概念图。
如图32所示，形成于第1列的形成位置m1的烧结体94和与形成于第1列的形成位置
m1的烧结体94相邻的形成于第2列的形成位置m21的烧结体94的中心间距离、即点间距Ps21
与上述第1列的相邻的烧结体94的关系相同，满足
Ps21＜Ds，
优选
Ps21≥Ds/2。
即，优选
0.5≤Ps21/Ds＜1.0。
另外，形成于与第1列的形成位置m1相邻的形成位置m2的烧结体94和与形成于第1
列的形成位置m2的烧结体94相邻的形成于第2列的形成位置m21的烧结体94的中心间距离、
即点间距Ps22与上述第1列的相邻的烧结体94的关系相同，满足
Ps22＜Ds，
优选
Ps22≥Ds/2。
即，优选
0.5≤Ps22/Ds＜1.0。
如上所述，当将形成于形成位置m1、m2、m21的烧结体94、即相互相邻的烧结体94的
点间距Ps1、Ps21、Ps22设为作为相邻的烧结体94的烧结体中心的距离的点间距Ps时，
Ps＜Ds，
优选
Ps≥Ds/2。
即，优选
0.5≤Ps/Ds＜1.0。
在这样的关系下，将形成位置m1、m2、m21设为中心的烧结体94能够相互具有重复
部94a、94c、94d。
图33表示以与形成于第2列的形成位置m21的烧结体94相邻的方式在形成位置m22
形成有烧结体94的形态。如图33所示，形成于形成位置m22的烧结体94形成于与在形成位置
m2和形成位置m21形成的烧结体94相邻的位置。进而，形成于形成位置m22的烧结体94形成
于与在形成位置m2和形成位置m3形成的烧结体94相邻的位置。
在将形成位置m22与形成位置m2的中心间距离设为点间距Ps23，将形成位置m3与
形成位置m22的中心间距离设为点间距Ps24，将形成位置m21与形成位置m22的中心间距离
设为点间距Ps31的情况下，各自的关系满足上述关系。即，
0.5≤Ps23/Ds＜1.0
0.5≤Ps24/Ds＜1.0
0.5≤Ps31/Ds＜1.0。
当将这些相互相邻的烧结体94的点间距Ps23、Ps24、Ps31设为作为相邻的烧结体
94的中心间距离的点间距Ps时，形成为
0.5≤Ps/Ds＜1.0
的关系。
在满足上述点间距关系的同时形成烧结体94，能够获得作为集合体的烧结单层的
部分形成物201。这样获得的部分形成物201在满足
0.5≤Ps/Ds＜1.0
的关系的同时，使点间距Ps进一步接近烧结体94的直径Ds、即使Ps/Ds接近1.0，从
而能够在短时间内形成部分形成物201，能够提高生产率。另外，通过使Ps/Ds接近0.5，能够
形成作为相邻的烧结体94致密地集合而成的烧结单层的部分形成物201，能够进行精密的
形成。
在图34、图35中示出使作为第二单层的部分形成物202层叠于作为上述第一单层
的部分形成物201情况下的烧结体94的形成形态。此外，在图35中，为了方便说明，以双点划
线描绘作为第一单层的部分形成物201，以实线描绘作为第二单层的部分形成物202。另外，
以“●”显示部分形成物201所含有的烧结体94的形成位置中心，以“×”显示部分形成物202
所含有的烧结体94的形成位置中心。
在形成图34、图35所示的作为第二单层的部分形成物202的情况下，相对于使用图
31、图32、图33进行说明的作为第一单层的部分形成物201，如下这样配置烧结体94。作为在
作为第二单层的部分形成物202所含有的烧结体94的一部分，图34示例了烧结体94的形成
位置n1和形成位置n2这两处的烧结体94。
如图34所示，形成于作为第二单层的部分形成物202所含有的形成位置n1的烧结
体94配置为，形成位置n1与连结作为下层的部分形成物201的第一烧结体而形成于形成位
置m1的烧结体94的形成位置m1、作为第二烧结体而形成于形成位置m2的烧结体94的形成位
置m2以及作为第三烧结体的形成于形成位置m21的烧结体94的形成位置m21的三角形区域
Tr1的俯视下的区域内重叠。
同样地，形成于形成位置n2的烧结体94配置为，形成位置n2与连结下层的部分形
成物201的烧结体94的形成位置m2、形成位置m3以及形成位置m22的三角形区域Tr2的俯视
下的区域内重叠。
进而，形成位置n1以及形成位置n2、以及未图示的部分形成物202所含有的未图示
的烧结体94与部分形成物201相同，优选以形成位置的中心距离、即作为相邻的烧结体94的
中心间距离的点间距Ps同时满足
0.5≤Ps/Ds＜1.0
的关系的方式配置烧结体94。
这样，对于形成于作为第二单层的部分形成物202的烧结体94，例如，如图35所示，
当将作为第一单层的部分形成物201处相邻的烧结体94、在本例中为形成于形成位置m1、
m2、m21的烧结体94各自的点间距Ps配置为接近烧结体94的直径Ds的值的值时，存在有在相
邻的烧结体94之间残留有烧结体未形成部200a的情况。但是，如上述图34所示，形成于部分
形成物202所含有的形成位置n1的烧结体94配置为，形成位置n1与连结下层的部分形成物
201所含有的烧结体94的形成位置m1、形成位置m2以及形成位置m21的三角形区域Tr1的俯
视下的区域内重叠，如图35所示，在形成位置n1形成有烧结体94，从而以填充烧结体未形成
部200a的方式形成部分形成物202的烧结体94。由此，能够在三维形成物的内部一边对烧结
体填充未制成部、换言之能够形成为缺陷部的区域，一边获得三维形成物。
在作为上述第一单层的部分形成物201上层叠了作为第二单层的部分形成物202
后，将作为第二单层的部分形成物202设为作为新的第一单层的部分形成物202，在作为第
一单层的部分形成物202上形成有作为第二单层的部分形成物203。这样，通过在新的第一
单层上反复层叠第二单层而依次形成单层，能够获得三维形成物200。
如图30、图31、图32所说明的那样，关于烧结体94的配置，将点间距Ps与烧结体94
的形成直径Ds的关系设为
0.5≤Ps/Ds＜1.0，
从而如图31所示的B-B′部的剖视图、即图36所示，在相邻的烧结体94的间产生有
重复部94a(图示的斜线阴影部)。
当向与形成于形成位置m1的烧结体94相邻的形成位置m2供给单位材料92(参照图
11)时，朝向相当于重复部94a的形成位置m2供给的单位材料92的一部分以逾越形成于形成
位置m1的烧结体94的方式形成逾越部94b，以使逾越部94b填充由相邻的烧结体94构成的凹
陷94e的方式形成有形成位置m2的烧结体94。
进而，即使在形成于形成位置m3的烧结体94处，也与上述相同地以使逾越部94b填
充由形成于形成位置m2和形成位置m3的烧结体94构成的凹陷94e的方式形成有形成位置m3
的烧结体94。这样，通过逾越部94b来填充凹陷94e，从而能够将作为烧结体94的集合体的部
分形成物201的上表面形成为更加平滑的面。
如上所述，通过形成、集合烧结体94并层叠作为烧结体94的集合体的部分形成物
201、202、203、…、20N，能够获得三维形成物200。