JPH08252867A - 粉末混合光硬化性樹脂造形体の焼結体製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光造形工程で生じる変形及び剥離、または焼結
時の重力による変形等を修正することができる粉末混合
光造形体の焼結体製造方法を提供すること。 【構成】本発明は、粉末混合光硬化性流動樹脂を光造形
する工程と、前記光造形工程で得られた造形体の樹脂成
分を除去する工程と、前記粉末混合造形体を焼結体にす
る焼結工程とからなる焼結体製造方法であって、前記焼
結工程が、熱間等方加圧処理によって行われるか、前記
焼結工程を行った後に更に熱間等方加圧処理を行う粉末
混合光造形体の焼結体製造方法である。更に本発明は、
前記光造形体の製造方法において、前記光造形工程で製
造される粉末混合造形体が、当該造形体を支える支持部
を有する造形体であり、必要に応じてその断面積が最小
となる切り欠きを設け、更に前記等方加圧処理工程の後
に該支持部を除去する工程を具備する粉末混合光造形体
の焼結体製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属やこれらの酸化物、
またはセラミックス、窒化物等の非金属材料で出来た三
次元構造の焼結体、特に微小な三次元構造体を製造する
ことに用いられる粉末混合光造形体の焼結体製造方法及
び該方法で得られる焼結構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】三次元構造体の光造形法には、流動性の
光硬化樹脂に光を照射して、光硬化層を形成し、該光硬
化層を複数層積層して所望の三次元造形体を製造する方
法がある。この造形方法は、成分が光硬化性樹脂である
ことにより、材料強度が弱い、耐熱性が低い等の欠点が
あった。従って、光硬化性樹脂による光造形方法は、こ
の方法により試作モデルを作り部品形状の評価、および
医療のシュミレーションに利用されていた［（省力と自
動化、１９９２年９月号、Ｐ３８〜６３）（日経ＰＢ出
版センター出版「高速三次元成型の基礎 生産システム
を変えるラピッド・プロトタイピング」）］。

【０００３】この光造形法は図１のフローチャートに示
した工程を具備するものである。この造形法ではまず、
三次元ＣＡＤに三次元構造物の図面を入力し（１０
０）、該三次元構造物に対して一定の厚みごとの水平方
向のスライス図形データ群を作成する（１０１）。次
に、光により硬化する光硬化性樹脂（エポキシアクリレ
ート、ウレタンアクリレートなどのオリゴマーに反応性
希釈剤、光開始剤を添加したもの）に昇降自在のエレベ
ータを導入し、該エレベータを所望の光硬化層の厚さが
得られる一定層厚の位置に移動させて固定し（１０
２）、所望の形状に平面的に光照射（光は、レーザービ
ーム、例えば紫外線の波長領域を持つエキシマレーザ
（３０８ｎｍ）、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（３２５ｎｍ）、Ａ
ｒレーザ（３５１〜３４６ｎｍ）、可視光硬化樹脂を使
用する場合はＡｒレーザ（４８８ｎｍ）等を用いる。）
し（１０３）、次いで所望の形状が得られた後に光照射
を停止する。その後、エレベータを所望の光硬化層の厚
さが得られる一定層厚分移動させ（１０４）、上記（１
０３）及び（１０４）の工程を行う。所望の三次元構造
体を得るまで、上記工程を繰り返し、光硬化層を積層さ
せる（１０５）。その後、未硬化の光硬化性樹脂層を洗
浄し（１０６）、得られた三次元形状の構造体全体に光
照射して構造体全体を完全に硬化させるための後露光
（１０７）を行う。

【０００４】これらの、光造形工程の詳細を第２図に示
す。この図は光硬化性流動樹脂の下面より光を照射して
三次元造形体を造形する規制液面法の例である。この規
制液面法は、エレベータ６、硬化した光硬化性樹脂を剥
離するための濡れ性の低い材質（例えばテフロンテー
プ）で覆われた光を透過するガラス（例えば石英ガラ
ス）３を備えたタンク２に導入された硬化性樹脂５にタ
ンク底面からガラス３を通して光照射４を行い、光硬化
性樹脂を硬化させる方法である。光源としては、集光さ
れたレーザビーム４を使用しうる。例えば波長３３０〜
３６４ｎｍまたは４８８ｎｍのＡｒレーザや、波長３２
５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザが好適に使用しうる。光硬化
性流動樹脂５は、例えばＸ線、紫外線、あるいは可視光
等によって硬化する光硬化性流動樹脂、例えば上記図１
の説明で述べたエポキシアクリレート、ウレタンアクリ
レートなどのオリゴマー、反応性希釈剤（モノマー）、
光重合開始剤（ベンゾイン系、アセトフェノン系など）
の３要素からなっている。図２Ａで示されるように、ま
ずエレベータ６とガラス板３の間隔が一定の積層厚分に
なるようにエレベータ６を上昇させ、レーザビーム４を
照射し、光硬化性流動樹脂の硬化物３を製造する。図２
−Ｂは光硬化性流動樹脂が所定の第一層の分だけ硬化し
た状態を示す図である。図２−Ｃは、第二層目の光硬化
性流動樹脂硬化物を得る為にレーザビームの照射を止め
テーブル６を所定の間隔だけ上昇させた図である。図２
−Ｄは第二層目の光硬化性流動樹脂硬化物をレーザビー
ムにより作成している図である。これらの図２−Ａから
Ｄの手順を繰り返し、光硬化性流動樹脂を硬化積層させ
ながら三次元造形体を造形する。

【０００５】また、他の方法による光造形工程の詳細を
第３図に示す。この図は光硬化性流動樹脂の上面より光
を照射して光造形体を造形する自由液面法を示した図で
ある。この方法は、光硬化性樹脂５の上面方向から紫外
線等４を照射し、該光硬化性樹脂を硬化させる方法であ
り、エレベータ６が所定間隔で下降して光硬化性流動樹
脂を硬化させ、積層させながら三次元造形体を造形す
る。

【０００６】以上のようにして三次元構造形態を得るこ
とができるが、これらの光造形法では、形状が複雑な三
次元造形体を連続した工程で一挙に作ることができるも
のの、単一の樹脂材料による造形体しか製造できないこ
と、更には光造形体が樹脂材質のみであり、金属等の機
械的強度に優れた材質にて加工することはできない。ま
た樹脂材質のみであることから、耐熱性に劣るという問
題点がある。このような問題点を解決するために、金属
やセラミックの粉末を光硬化性樹脂に配合し、光造形体
を製造することに関する提案が、公開特許公報平４−９
９２０３に開示されている。これは図４に示されるよう
な内容である。即ち、液状の光硬化性流動樹脂１０中
に、無機粉末材料１１を混入して混練１２を行った後、
これに上記規制液面法若しくは自由液面法で光を照射す
ることにより樹脂を硬化し、光造形体を製造する（１
３）。その後、造形体中の樹脂成分を燃焼除去し（１
４）、更に樹脂成分を燃焼除去した粉末混合造形体を高
温焼結することにより金属或いはセラミック材質の構造
物、または両者の混合材質の構造物を造形するものであ
る。またこの方法は、金属またはセラミック粉末の配合
比を各積層ごとに変化させて作成した所定形状の粉末混
合樹脂積層体を形成し、該樹脂造形体を高温の雰囲気で
加熱して樹脂成分を燃焼除去すると共に、含有する粉末
を燃焼して所望形状の機能傾斜材料を形成することもで
きる光造形法である。

【０００７】しかしこの方法では、次のような問題が生
じる。 （ｉ）積層させながら構造体を造形するので積層部の側
面に凹凸ができてしまう。特に、マイクロマシンなどの
微細な造形体を製造する場合には、側面部に数十ミクロ
ンから数ミクロンの凹凸ができ、所望の造形体が得られ
ない。 （ii）第２図の規制液面法により光造形する場合、エレ
ベータを上昇させる工程で、硬化した造形物を濡れ性の
低い材料で覆われているガラス板３から剥離させるとき
に該硬化した造形物が変形して剥離することがあり、積
層部側面（図５（２１））の一部の層間に剥離部（空
隙）ができてしまい（図５（２２））、光造形物が変形
する。 （iii ）脱脂・焼結工程において光造形体にクラックが
入る場合ある。 （iV）焼結密度が少ないため材料強度が弱く、また圧電
特性を有するＰＺＴやＰＬＺＴのような材料の場合は、
焼結密度が小さいことにより、所望する圧電効果が得ら
れない。 （v ）例えば圧電特性を有するＰＺＴやＰＬＺＴの粉末
材料を用いた場合、該粉末材料の結晶が粒成長してしま
うため、圧電材料による比誘電率の高い焼結体を製造す
るのが困難である。 （vi）粉末材料（例えばＢａＴｉＯ₃ ）を焼結させる場
合、耐熱性のブロックの上に直接置くと、耐熱性のブロ
ックの成分（例えばＳｉＯ₂ ）と焼結体が反応して溶け
てしまうため、耐熱性のブロック上にＡｌ₂ Ｏ₃ 、Ｚｒ
Ｏ₂ の粉末を敷かなければならない。特に圧電特性を有
するＰＺＴやＰＬＺＴなどは、わずかな化学変化でも圧
電特性が変化するので、耐熱性のブロック上の粉末成分
を適切に選定する必要がある。

【０００８】更に、複雑な三次元構造を有する粉末混合
硬化性樹脂の光造形体を脱脂・焼結する工程で光造形体
を高温の炉に入れ、焼結する場合についても問題があ
る。この問題点を図７及び図８を参考にして説明する。
図７には所望の三次元構造を有する粉末混合樹脂造形体
２０、耐熱性の皿２４（例えば材質は窒化珪素であ
る。）、耐熱性の粉末２５（これは、例えばアルミナの
粉末であり得る。）が示されており、耐熱性の粉末２５
の上に粉末混合樹脂造形体２０が置かれている。また第
８図は、耐熱性のブロック２６（例えば材質は窒化珪素
でありうる。）の上に粉末混合樹脂造形体２０が置かれ
ている。両場合とも、粉末混合樹脂造形体２０を、耐熱
性の粉末２５、または耐熱性のブロック２６上に置くと
きに重力による部分的な応力が掛からないように置かな
いと、脱脂・焼結工程で変形が起こる。特に複雑な三次
元造形体やマイクロマシンの部品となる微細な造形体は
部分的に応力が掛からないように方向を決めて置くこと
が極めて困難である。更に脱脂・焼結工程においては、
光造形体、及び耐熱性の粉末または耐熱性のブロックの
収縮が起こるが、この収縮率は、該光造形体と耐熱性の
粉末２５または耐熱性のブロック２６との間で異なるの
で、この収縮率の違いから、光造形体に応力がかかり変
形が生じる。従って、変形を受けず精度の高い焼結体を
製造するのは極めて困難であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためになされたものであり、その目的は、マ
イクロマシンなどの微細な造形体を製造する場合におい
て、所望の三次元造形体が得られるように側面部の凹凸
形状を小さくする粉末混合光造形体の焼結体製造方法を
提供することである。更に、規制液面法で光造形する場
合に、該工程中で剥離により発生した造形体の変形を修
正することができる粉末混合光造形体の焼結体製造方法
を提供することにある。

【００１０】また、本発明は、所望の光造形体自体に支
えとなる支持部を一体に設けることにより、光造形体
と、耐熱ブロック等の接触面積を小さくし、脱脂・焼結
工程時の重力による変形を軽減させることができる光造
形体の製造方法を提供する。

【００１１】更に、前記支持部を設けたことにより、該
支持部のみが耐熱性のブロックに直接接触することで、
所望の光造形体に化学反応による溶解や特性変化を生じ
させずに焼結することができる粉末混合光造形体の焼結
体製造方法を提供する。更に、本発明は、支持部を設け
た粉末混合硬化性樹脂造形体の焼結造形体を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の
（Ａ）から（Ｃ）によって解決される。 （Ａ）光により硬化する光硬化性流動樹脂内に焼結可能
な無機粉末材料を混合した粉末混合光硬化性流動樹脂の
層に光像を照射して光硬化層を形成し、この光硬化層を
順次積み重ねて形成することにより、三次元造形体を造
形する光造形工程と、前記粉末混合樹脂造形体の樹脂成
分を除去し、粉末混合造形体にする樹脂除去工程と、前
記粉末混合造形体を加熱し焼結体にする焼結工程とから
なる焼結体製造方法であって、前記焼結工程が、熱間等
方加圧処理によって行われるか、または前記焼結工程を
行った後に更に熱間等方加圧処理を行うことを特徴とし
た粉末混合光造形体の焼結体製造方法。

【００１３】（Ｂ）光により硬化する光硬化性流動樹脂
内に焼結可能な無機粉末材料を混合した粉末混合光硬化
性流動樹脂の層に光像を照射して光硬化層を形成し、こ
の光硬化層を順次積み重ねて形成することにより、三次
元造形体を造形する光造形工程と、前記粉末混合樹脂造
形体の樹脂成分を除去し、粉末混合造形体にする樹脂除
去工程と、前記粉末混合造形体を加熱し焼結体にする焼
結工程と、熱間等方加圧処理工程からなる焼結体製造方
法であって、前記光造形工程において製造される粉末混
合造形体が、前記粉末混合樹脂造形体と一体に造形され
た当該造形体を支える支持部を具備する造形体であり、
前記等方加圧処理工程の後に該支持部を除去する工程を
更に具備することを特徴とした粉末混合光造形体の焼結
体製造方法。

【００１４】（Ｃ）上記（Ｂ）に記載の焼結体製造方法
であって、前記造形体の前記支持部に、前記粉末混合樹
脂造形体の近傍において、断面積が最小となる切り欠き
を設けることを特徴とした焼結体製造方法。

【００１５】なお、本発明において、粉末混合光硬化性
樹脂とは、光により硬化する光硬化性の流動樹脂に、焼
結可能な無機材料を配合し、必要に応じて反応性希釈
剤、光重合開始剤等を混合したものをいう。

【００１６】また、本発明において、焼結可能な無機材
料とは、金属粉末、セラミック粉末、繊維、ウイスカー
等をいう。更に、本発明において、造形物（または光造
形物）、及び焼結物とは、それぞれ粉末混合光硬化性樹
脂を光硬化して得られる粉末混合光硬化性樹脂造形物、
及びこの焼結体をいい、造形体（または光造形体）、及
び焼結体とは該造形物に設けられた支持部または台を含
まない、本発明の方法で製造したい所望の構造の造形
物、及び焼結体をいう。

【００１７】更に、本発明において、支持部または台と
は、造形体に設けられた、造形物に重力若しくは焼結工
程時の収縮による応力が掛からないようにするために設
けられる部材をいう。

【００１８】以下に本発明を更に詳細に説明する。第一
の発明は、上記（Ａ）による焼結体の製造方法である。
本発明において、本発明で使用しうる光硬化性流動樹脂
は、光、例えばＸ線、紫外線、あるいは可視光等によっ
て硬化しうる光硬化性流動樹脂であれば特に限定されな
い。例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等を挙げ
ることができる。具体的には、アクリロイル基を有する
モノマー又はオリゴマーであり、その骨格を構成する分
子構造により、ポリエステルアクリレート、ポリウレタ
ンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエーテル
アクリレート、シリコンアクリレート、オリゴアクリレ
ート等がある。

【００１９】本発明では、上記光重合性樹脂を単独で
も、また複数組み合わせて使用することもできる。重合
開始剤としては、ジヒドロキシアセトフェノン、２−ヒ
ドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オ
ン等のアセトフェノン系重合開始剤、イソブチルベンゾ
インエーテル、イソプロピルベンゾインエーテル等のベ
ンゾインエーテル系重合開始剤、ベンジルメチルケター
ル、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等の
ベンジルケタール系重合開始剤、ベンゾフェノン、２−
クロロチオキサントン等のケトン系重合開始剤等があ
る。

【００２０】流動性の光硬化性樹脂は上記光重合性樹脂
に必要に応じて光開始剤を混合することによって調製さ
れる。本発明で使用しうる粉末は、繊維、ウイスカー、
金属粉末、セラミック粉末等がある。具体的には、アル
ミナ、シリカ、ステンレス、銅、ＰＺＴ（鉛ジルコニウ
ムチタン酸化物）、ＰＬＺＴ（鉛ランタンジルコニウム
チタン酸化物）、アルミがある。本発明では、特にＰＺ
Ｔ、ＰＶＺＴを使用することが好ましい。ここで、無機
材質を粉末にする手段としては、水アトマイズ法または
ガスアトマイズ法、更には例えば高橋 孝二、辻 一
郎、永田 三郎、耐熱合金粉末射出成形による高温構造
部材への適用、工業材料、第３９号、ＮＯ１２、１９９
１ ９月号、Ｐ４３〜４５に詳しく記載されているよう
な微細粉末を加工する方法などがある。更に、金属アル
コキシドを常温で加水分解してゾルを作り、この反応を
進めてゲル化した後、低温で焼成して繊維や粉体を得る
ゾル−ゲル法（作花 済夫、ゾル−ゲル法の科学、株式
会社アグネ承風社、１９８８）がある。これらの加工方
法により粉体とした材質にはＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３
０４、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ系（Ｆｅ４９％．Ｃｏ４９％．Ｖ
２％）、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、ＳｉＯ₂ 、
ＴｉＯ₂ 、ＺｒＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＢａＴｉＯ₃ 等があ
る。一方、光を透過する材質でソーダガラス、鉛ガラ
ス、パイレックスガラス、エポキシ系、ポリエチレン
系、ポリプロピレン系などでも良い。また、該ウィスカ
ーとしての材質ではアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、チタン酸
カリウム（Ｋ₂ Ｏ・ｎＴｉＯ₂ ）、グラファイト、ポリ
オキシメチレン等を加工することによって得られる。更
には、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）、超硬合金
（ＷＣ−Ｃｏ系）、ＰＺＴ、Ｎｉ−Ｚｎ−フェライト、
Ｍｎ−Ｚｎ−フェライト、Ｙ−ＰＳＺ（イットリア部分
安定化ジルコニア）、Ｓｉ₃ Ｎ₄ −Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｙ₂ Ｏ
₃ 、ＳｉＣ等を使用することができる。

【００２１】本発明の粉末混合光硬化性樹脂は、上記の
流動性の光硬化性樹脂と上記粉末を混合することによっ
て調製される。流動性の光硬化性樹脂と粉末の体積にお
ける混合比は、流動性の光硬化性樹脂に対して２５％か
ら４８％が好適である。しかし、光硬化性樹脂及び粉末
によってはこの範囲外の場合もありうる。

【００２２】図９に示すフロー図を参照して第一の発明
を説明する。まず、流動性の光硬化性樹脂（３０）を用
意する。流動性の光硬化性樹脂は市販品をそのまま使用
することができる。

【００２３】流動性の光硬化性樹脂（３０）を無機粉末
（３１）と混練する（３２）。混練の方法は特に限定さ
れないが、脱泡と混練を同時に行う撹拌・脱泡機又は、
遠心脱泡機を好適に使用しうる。得られた粉末混合光硬
化性樹脂を光造形機のタンクに導入する。導入には、例
えばタンクの端から気泡が入らないようにゆっくり流し
込む等の方法を用いることができる。また、シリンジを
用いてタンクに導入することも可能である。本発明では
これらの方法に限定されず、種々の方法で粉末混合光硬
化樹脂を導入しうる。次いで光造形装置で三次元構造体
を造形する（３３）。

【００２４】光造形の概略を述べる。タンク内にエレベ
ータを挿入し振動を与える手段で粉末混合光硬化性流動
樹脂に振動を加えることが好ましい。流動性の光硬化性
樹脂中に均一に粉末を分散させるためである。この振動
を与える手段は、超音波装置等の振動を粉末混合光硬化
性流動樹脂に与えることができるものであれば特に限定
されない。

【００２５】次ぎに、エレベータを所定の位置、即ち硬
化層の厚分だけ移動させる。例えば、規制液面法では、
底面に設置されたガラス表面から硬化層一層分に固定す
る（図２参照）。また、自由液面法では、粉末混合光硬
化性樹脂の上部表面から硬化層一層分に固定する（図３
参照）。エレベータを固定した後、光を所望の形状に照
射し、一層分の硬化層を形成する。本発明においては、
光照射する間にも振動を加えることができるが、硬化物
が変形したり寸法の精度が低下したりしないように、光
を照射する工程では振動を停止することが好ましい。光
照射の段階で振動を停止しても、粉末がすぐに沈降する
ことはないので、特に問題はない。

【００２６】次に、所望の形状に樹脂が硬化したら光を
停止する。上記の光照射の工程を、所望の三次元構造が
形成されるまで繰り返す。上記の光造形機による各工程
は、必要に応じて、脱泡を行いながら進めることができ
る。脱泡は、上記本発明の装置を用い、タンク内を真空
ポンプ等で減圧にすることによって行われる。タンク内
の減圧度は、特に限定されないが、０．１５から０．０
１mmHgが好ましい。また、脱泡をする場合には、上記三
次元構造体を造形する各工程の少なくとも一工程で振動
を行うので、光造形中連続して行うことが好ましい。

【００２７】所望の形状が造形された後、エレベータを
タンクの外に出す。次に得られた三次元構造形体の樹脂
成分を除去する。この樹脂の除去には従来の何れの方法
でも用いることができる。例えば、加熱による燃焼除去
がある。この燃焼除去の温度は光硬化性流動樹脂の材質
により多少異なるが昇温速度５℃／時間から３００℃／
時間で最高温度３００〜６５０℃で燃焼除去を行うこと
ができる。

【００２８】また、他の樹脂除去方法として、光硬化性
流動樹脂でかつ光硬化後の樹脂が溶液に溶解するもの、
例えば３０４６または３０４６Ｂのような水溶性タイプ
のスリーボンド３０００シリーズ光硬化性樹脂を使用す
れば、粉体混合樹脂造形体を水溶液または高湿度雰囲気
中で処理することにより樹脂成分を溶解除去することが
できる。

【００２９】次に、得られた粉末混合造形体を焼結す
る。焼結は粉末混合造形体を高温加熱すればよい。加熱
温度はＳＵＳ３１６Ｌの水アトマイズ粉末の場合、大気
中および窒素雰囲気中で１３００℃、３時間で良好な焼
結体ができ、またＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系（Ｆｅ４９％、Ｃｏ
４９％、Ｖ２％）では１４４０℃で焼結を行うことによ
り所望の焼結体を製造することができる。また粉末の平
均粒径が１μｍのアルミナでは、１２００〜１５００℃
の温度で１時間以上の焼結時間で焼結することができ
る。

【００３０】次に熱間等方加圧処理を行う。この熱間等
方加熱処理では、高圧下において前記焼結体を更に加熱
焼結をする。熱間等方加熱処理は、高圧ガス発生装置、
真空装置、油圧ユニット、炉構造を有する圧力容器、冷
却装置、加熱電源制御装置、安全装置、製品ハンドリン
グ装置等により構成された熱間等方加熱処理装置によっ
て行われる。この装置は、例えば「等方加圧技術（ＨＩ
Ｐ・ＣＩＰ技術と素材開発への応用）日刊工業新聞社」
のような文献で公知となっているものを使用することが
できる。

【００３１】具体的には、図１０に概略図を示した圧力
容器中で熱間等方加熱処理を行う。即ち、ヒーター３０
３、断熱材３０２、弁３０１を具備した圧力容器３００
に焼結体３０４を置き、所定の圧力、温度下で熱間等方
加熱処理を行う。加圧はアルゴン若しくは窒素を用いる
ことができるが、アルゴンが好ましい。図１０で示した
装置は、あくまで例示であり、熱間等方加圧処理で使用
しうるものであれば何れの加圧容器であってもよい。

【００３２】熱間等方加熱処理３７は、粉末の種類によ
り条件は異なるが、圧力３００〜２０００Kgf/cm² で温
度３５０〜１９５０℃の範囲で行われうる。例えば、焼
結された粉末の平均粒径が１μｍのアルミナでは、圧力
８００〜１０００Kgf/cm² で温度１３５０〜１４５０℃
において、熱間等方加圧処理をすることにより良好な焼
結体を製造することができる。以上のように、熱間等方
性加圧処理を施すことにより、焼結体の粒成長が促進さ
れると共に、表面エネルギーの最小状態すなわち粒界の
表面積を減少させる方向に変化が起こるため微小な隙間
を無くすように粒子が成長し、規制液面法で生じうる剥
離部がなくなる。

【００３３】尚、本発明では、上記のように焼結工程と
熱間等方加圧処理を別々に行うことができるが、焼結工
程を高温高圧下で熱間等方加圧処理として行い、上記焼
結工程を省略することもできる。

【００３４】このように、第一の発明の焼結体製造方法
により、剥離部のない、均質な造形体を提供しうる。次
に第二の発明について説明する。

【００３５】第二の発明において、樹脂の除去、焼結、
及び熱間等方加熱処理は、先に第一の発明で説明したと
おりである。第二の発明の第一の態様では、三次元造形
体を造形する時に粉末混合樹脂造形体を支える支持部を
備えた粉末混合光硬化性樹脂造形物を作成する。

【００３６】図１１は、第二の発明の一態様の光造形物
を表したものであり、図１２は該光造形物を焼結する場
合の一態様を示す図である。第一の態様の光造形物は、
粉末混合光硬化性樹脂からなる所望の三次元粉末混合樹
脂造形体４０、該造形体４０を支える粉末混合光硬化性
樹脂からなる支持部４１、該支持部４１のみが接する粉
末混合光硬化性樹脂からなる台４２から構成されてい
る。図１２は図１１の光造形物を耐熱性のブロック４３
の上に置いた図である。このような状態で脱脂・焼結・
熱間等方加圧処理を行う。通常、耐熱性ブロックを用い
て焼結、熱間等方加圧処理を行うと、光造形体は収縮す
るが、耐熱性ブロックはほとんど収縮せず、光造形体と
耐熱ブロックの接触部分で変形が起こる。しかし、図１
１のように台４２と支持部４１を設けることにより、光
造形体４０が直接耐熱性ブロックに接しないので収縮の
影響を受けず、均一で焼結密度の高い三次元焼結物を得
ることができる。

【００３７】ここで、台４２上でと光造形体４０を支え
る支持部４１は、光造形体４０に重力によるひずみが掛
からないように設けることが好ましく、その個数は、光
造形体４０に合わせて適宜選択する。また、支持部４１
の長さや幅は特に限定されないが、光造形体４０を効率
よく支持することができ、更に後の工程で支持部４１及
び台４２を除去しやすいように設定する。

【００３８】更に、複雑な三次元造形体では、ブロック
４３に置くときに重力により部分的な応力が掛からない
ように置かないと、脱脂・焼結工程でつぶれなどの変形
が起こること、更にはマイクロマシン等の部品となる微
細な構造体で数〜数十ミクロンの寸法精度が要求される
場合には、ブロックの上に置くときに微細な光造形体を
部分的な応力が掛からないように方向をきめて置くこと
が必要であるが、これは極めて困難であることが問題点
として挙げられる。しかし、図１１のように所望の三次
元粉末混合樹脂造形体４０を支える支持部４１を該粉末
混合樹脂造形体４０と一体に設けたことにより、粉末混
合樹脂造形体４０に加わる重力による部分的な応力を軽
減することができ、焼結・熱間等方加圧処理における変
形が少なくなる。さらに、該粉末混合樹脂造形体４０と
支持部４１を同一材質で作成することができるので脱脂
・焼結・熱間等方加圧処理時の収縮に対しても支えとな
る支持部４１が粉末混合樹脂造形体４０と同一比率で収
縮することになり、粉末混合樹脂造形体４０が収縮の影
響を受けずにすみ、変形を防止することができる。

【００３９】次に、得られた焼結物を所望の焼結体に加
工する。この工程を図１３で説明する。図１３は焼結物
となった造形物から台４２と支持部４１を除去する一連
の図である。まず、支持部に部分的な応力を加えて切断
する（ＡからＢ）。次に僅かに残った支持部の切断部を
研磨し、所望の焼結体を得る。このように不必要となっ
た支え部を除去することで変形が少ない焼結体を得るこ
とができる。なお、本態様は、当然、各種の変形、変更
が可能である。

【００４０】例えば、所望の三次元の構造の底面部に支
えとなる支持部４１のみを有している光造形物を用いて
焼結・熱間等方加圧処理を行うことができる。このよう
な態様でも上記と同様の効果を得ることができる。更
に、台４２を設けていないので、光造形の時間の短縮に
つながる。

【００４１】ここで、支持部４１は、光造形体４０に重
力によるひずみが掛からないように設けることが好まし
く、その個数は、光造形体４０に合わせて適宜選択す
る。また、支持部４１の長さや幅は特に限定されない
が、光造形体４０を効率よく支持することができ、更に
後の工程で支持部４１を除去しやすいように設定する。

【００４２】第二の発明の第二の態様では、図１４に示
すように粉末混合光硬化性樹脂からなる所望の三次元粉
末混合樹脂造形体５１、該造形体を５１を支える粉末混
合光硬化性樹脂からなる支持部５０、該支持部５０に連
結された粉末混合光硬化性樹脂からなる棒状体５２から
構成されている光造形物を用いる。ここで、該支持部
は、光造形体５１に余分な応力が掛からないように、光
造形体５１の中心部に設けることが好ましい。また、支
持部５０の長さや幅は特に限定されないが、光造形体５
１を効率よく支持することができ、更に後の工程で棒状
体５２を除去しやすいように設定する。例えば、粉末混
合樹脂造形体５１が、平均粒径１ミクロンのアルミナ粉
末材料をスリーボンド社製の紫外線硬化樹脂３０４２と
体積比３０対６０で混合した粉末混合光硬化性樹脂を用
いて粉末混合樹脂造形体の重さが３．５ｍｍｇのサンプ
ルを造形し、更に脱脂・焼結・熱間等方加圧処理を行う
と、支持部５０の断面積が０．５×０．５ｍｍで支持部
５０が１箇所でも焼結できることが解った。また、棒状
体は直方体状であっても円柱状であってもよく、うまく
耐熱性ブロックに設置できるものであればよい。図１５
は、耐熱性ブロック５３上に光造形物を乗せた図であ
り、このような構成で炉に入れる。特徴としては、光造
形体５１を上面から吊るすようにしたので、下面に支持
部を造形できない構造の場合に有効である。特に支持部
５０は重力方向に力が加わるので、つぶれによる変形が
ない。特にマイクロマシンの部品などの微細構造体で重
量の少ない場合に有効である。

【００４３】次に図１６に示すように、第二の発明の第
二の態様で得られた焼結物の不必要な部分を除去する。
支持部５０が１箇所なので除去作業が容易である。な
お、本態様は、当然、各種の変形、変更が可能である。

【００４４】例えば、前記造形物は棒状体５２を有する
ので、支持部は前記粉末混合樹脂造形体５１を支えるよ
うな支持部であればよい。従って、支持部はフック状、
鍵状、リング状、Ｕ字状、球状であってもよく、またつ
り下げる台の形状に造形してもよい。

【００４５】更に、１つの棒状体５２に複数の所望の三
次元光造形体を造形することも可能である。また、他の
変形例として、図１７に示すような光造形物を挙げるこ
とができる。この光造形物は、粉末混合光硬化性樹脂か
らなる所望の三次元粉末混合樹脂造形体７０、該造形体
７０を支える粉末混合光硬化性樹脂からなる支持部７１
からなっている。このように構成することで支持部７１
を光造形体７０と一緒に造形することができ、短時間で
所望の三次元の粉末混合樹脂造形物を造形することがで
きる。ここで、支持部７１は直方体状であっても円柱状
であってもよく、うまく耐熱性ブロックに設置できるも
のであればよい。またこの態様では図１８に示すよう
に、耐熱性ブロック７２に造形物を置く。これに上記の
ような焼結・熱間等方加圧処理を施す。次に支持部７１
に応力をかけ、得られた焼結物から支持部７１を除去す
る（図１９）。

【００４６】更なる態様として、図２４に示す態様とす
ることができる。この光造形物は、前記図２１の棒状体
を有する光造形物を組み合わせて格子状としたものであ
り、格子８１、該格子と所望の三次元の粉末混合樹脂造
形体８０を連結する支持部８２、及び粉末混合樹脂造形
体８０から構成されている。棒状体を格子状にすること
でより多くの造形体を造形できる。また、支持部を有す
る光造形体（例えば６２）を棒状体に複数設け、該棒状
体を更に格子状にしたり、これらを複数立体的に重ねて
立体形状にすることで、より多くの粉末混合樹脂造形体
を造形できる。特に炉の形状による炉内の温度分布状態
に合わせて、支持部の設計をすることができるので効率
的である。

【００４７】また、複数の光造形体を有する光造形物を
造形する場合は、所望の三次元の粉末混合樹脂造形体を
１種類のもだけでなく他の種類のものでも設計できるの
で、必要な種類や形状だけを支持部と一体で造形するこ
とにより、部品管理がしやすくなり、焼結部品の作りす
ぎや焼結部品が足りないなどの問題がなくなる。

【００４８】さらに支持部と多種類の粉末混合樹脂造形
体の組み合わせのみをＣＡＤで設計するだけで、多量生
産でも多品種生産でも対応できる。さらに支持部と多種
類の粉末混合樹脂造形体の組み合わせのみをＣＡＤで設
計するだけで、多量生産でも多品種生産でも対応でき
る。

【００４９】このような第二の発明の光造形体の焼結体
製造方法を用いることにより、変形のない、均質な焼結
体が得られる。次に、第三の発明について説明する。

【００５０】第三の発明は、上記（Ｃ）に対応するもの
である。第三の発明において、樹脂の除去、焼結、及び
熱間等方加熱処理は、先に第一の発明で説明したとおり
である。

【００５１】第三の発明の第一の態様においていては、
前記光造形工程で粉末混合樹脂造形物を造形するときに
図２０に示すような所望の三次元粉末混合樹脂造形体か
ら支持部７１を切除しやすくする切り欠き７４を設け
る。該切り欠き７４は、支持部７１のａ−ａ’を含み
（図２０参照）光造形体７０の側面と平行の面に対し
て、断面積が最小となるように設ける。また切り欠き７
４は、支持部７１を除去した後の研磨が容易なように、
光造形体７０の近傍に設けることが好ましい。また、切
り欠き７４は所望の三次元粉末混合樹脂造形体の形状に
あわせ、支持部７１の上面・側面・下面のいずれに設け
てもよく、また該切り欠き７４は一カ所である必要なな
く、複数個設けてもよい。

【００５２】更に他の態様として、このような切り欠き
を、上記第二の発明の第一及び第二の態様に設けること
ができる。このような切り欠きを設けたことにより、僅
かな応力をかけるだけで、支持部７１を除去することが
可能となる。

【００５３】なお、この第三の発明は、更なる態様とす
ることができる。例えば、上記の吊るすタイプの光造形
物（図４参照）では、図２１に示されるように、前記支
持部６３を切り欠き６４で切除したとき、切除後に支持
部の残留部分が出っ張らないように凹部６４を設けるこ
とができる。

【００５４】このように構成することで、図２２に示す
ように、支持部７１に応力をかけて光造形物から支持部
７１を切除した後、支持部の残留部分６５を研磨して除
く必要がなく、焼結体の作成が容易になる。

【００５５】この凹部は、切除部が出っ張らないように
するために設けるので、できるだけ小さい方がよい。こ
のような凹部は先に説明した第三の発明の第一の態様
（図２０参照）でも設けることができる。

【００５６】更に、第三の発明は、１つの棒状体６０に
複数の所望の三次元光造形体６２を造形することも可能
である（図２３及び２４）。更に、図２５に示すように
第三の発明を変形することもできる。即ち、粉末混合光
硬化性樹脂からなる所望の三次元の粉末混合樹脂造形体
１１０、該造形体１１０を支える粉末混合光硬化性樹脂
からなる支持部１１１を有する光造形物であって、該支
持部１１１が僅かずつ異なった大きさになるような構造
をした造形物とすることができる。このような支持部１
１１は光造形工程での変形を防止することができる。本
態様でも当然に、上記の切り欠き、凹部を設けることが
可能である。このような第三の発明の光造形物の焼結体
製造方法を用いることにより、変形のない、均質な焼結
体が得られる。

【００５７】

【作用】光により硬化する光硬化性流動樹脂内に焼結可
能な無機粉末材料を混合した粉末混合光硬化性流動樹脂
を光をスキャンさせながら光照射して光硬化層を形成
し、この光硬化層を複数層積み重ねて三次元造形体を造
形し、得られた粉末混合樹脂造形体の樹脂成分を除去
し、この粉末混合造形体を加熱して焼結体にする。その
後、熱間等方加圧処理を行ない、粉末混合光造形体の焼
結体をうる。この場合、前記粉末混合造形体を加熱して
焼結体にする工程を熱間等方加圧処理として行ってもよ
い。熱間等方加圧処理を行うことによって、変形のな
い、均質な焼結体が得られる。

【００５８】更に、上記粉末混合光造形体の焼結体を得
る方法において、得られる三次元造形体に支持部を設
け、これによって変形のない、均質な焼結体を得る。更
に上記支持部に所定の切り欠きを設けることによって、
変形のない、均質な焼結体を得ると共に、該支持部を容
易に除去できる粉末混合光硬化性樹脂造形体の焼結体製
造方法を提供する。

【００５９】

【実施例】

実施例１ 図９に本発明の粉末混合光造形構造体の焼結体製造方法
の製造フローチャートを示す。まず光硬化性流動樹脂３
０と無機粉末材質３１を準備する。前記無機粉末材質は
繊維形状やウィスカーでも良い。光硬化性流動樹脂は
光、例えばＸ線、紫外線、あるいは可視光等によって硬
化する光硬化性流動樹脂、例えばオリゴマー（エポキシ
アクリレート、ウレタンアクリレートなどの光硬化樹
脂）、反応性希釈剤（モノマー）、光重合開始剤（ベン
ゾイン系、アセトフェノン系などの光開始剤）の３要素
からなっている樹脂を準備する。更に、無機材質として
は、水アトマイズ法またはガスアトマイズ法、例えば高
橋 孝二、辻 一郎、永田 三郎、耐熱合金粉末射出成
形による高温構造部材への適用、工業材料、第３９号、
ＮＯ１２、１９９１ ９月号、Ｐ４３〜４５に詳しく記
載されているような微細粉末を加工する方法などにより
粉体加工した粉末を使用する。また粉体や繊維の加工方
法として金属アルコキシドを常温で加水分解してゾルを
作り、この反応を進めてゲル化した後、低温で焼成して
繊維や粉体を得る、ゾル−ゲル法（作花済夫、ゾル−ゲ
ル法の科学、株式会社アグネ承風社、１９８８）により
得た粉体を用いてもよい。これらの加工方法により粉体
とした材質には、例えばＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３０
４、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ系（Ｆｅ４９％．Ｃｏ４９％．Ｖ２
％）、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、ＳｉＯ₂ 、Ｔ
ｉＯ₂ 、ＺｒＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＢａＴｉＯ₃ 等があ
る。一方、光を透過する材質でソーダガラス、鉛ガラ
ス、パイレックスガラス、エポキシ系、ポリエチレン
系、ポリプロピレン系などでも良い。またウィスカーと
してはアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、チタン酸カリウム（Ｋ
₂ Ｏ・ｎＴｉＯ₂ ）、グラファイト、ポリオキシメチレ
ン等を加工したものでもよい。このような粉末を、混練
工程において光硬化性流動樹脂に１種類または数種の無
機粉末材料を加圧ニーダー等により混練する。その後、
真空ポンプ等により脱泡を行うか、または温度コントロ
ールが可能な撹拌式の真空脱泡装置等で混練と脱泡を同
時に行い、粉末混合光硬化性流動樹脂を製造する。

【００６０】次に前記粉末混合光硬化性流動樹脂の光造
形を行う。例えば規制液面法ではタンク内にエレベータ
を挿入し振動を与える手段で粉末混合光硬化性樹脂に振
動を加え、次ぎに、エレベータを所定の位置、即ち底面
に設置されたガラス表面から硬化層一層分に固定する
（図２参照）。エレベータを固定した後、光を所望の形
状に照射し、一層分の硬化層を形成する。更に、所望の
形状に樹脂が硬化したら光を停止する。上記の光照射の
工程を、所望の三次元構造が形成されるまで繰り返す。
この光造形工程は、必要に応じて、脱泡を行いながら進
めることができる。所望の形状が造形された後、エレベ
ータをタンクの外に出す。

【００６１】次に得られた三次元構造形体の樹脂成分を
除去する。この樹脂の除去には従来の何れの方法でも用
いることができる。例えば、加熱による燃焼除去を用い
ることができるが、この場合、燃焼除去の温度は光硬化
性流動樹脂の材質により多少異なるが昇温速度５℃／時
間から３００℃／時間で最高温度３００〜６５０℃で燃
焼除去を行うことができる。

【００６２】また、他の樹脂除去方法として、光硬化性
流動樹脂でかつ光硬化後の樹脂が溶液に溶解するもの、
例えば３０４６または３０４６Ｂのような水溶性タイプ
のスリーボンド３０００シリーズ光硬化性樹脂を使用す
れば、粉体混合樹脂造形体を水溶液または高湿度雰囲気
中で処理することにより樹脂成分を溶解除去することが
できる。

【００６３】次に焼結工程で粉末混合造形体を高温加熱
する。加熱温度はＳＵＳ３１６Ｌの水アトマイズ粉末の
場合、大気中および窒素雰囲気中で１３００℃、３時間
で良好な焼結体ができ、またＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系（Ｆｅ４
９％、Ｃｏ４９％、Ｖ２％）では１４４０℃にて焼結を
行うことで所望する焼結体を製造することができた。ま
た粉末の平均粒径が１μｍのアルミナでは、１２００〜
１５００℃の温度で１時間以上の焼結時間で良好な焼結
体を得ることができた。

【００６４】次に熱間等方加圧処理を行う。この熱間等
方加熱処理では、高圧下において前記焼結体を更に加熱
焼結をする。熱間等方加熱処理は、高圧ガス発生装置、
真空装置、油圧ユニット、炉構造を有する圧力容器、冷
却装置、加熱電源制御装置、安全装置、製品ハンドリン
グ装置等により構成された熱間等方加熱処理装置によっ
て行われる。この装置は、例えば「等方加圧技術（ＨＰ
Ｉ・ＣＩＰ技術と素材開発への応用）日刊工業新聞社」
のような文献で公知となっているものを使用することが
できる。

【００６５】具体的には、図１０に概略図を示した圧力
容器中で熱間等方加熱処理を行う。即ち、加熱装置、断
熱層、弁装置を具備した圧力容器１６に焼結体を置き、
所定の圧力、温度下で熱間等方加熱処理を行う。加圧は
アルゴン若しくは窒素を用いることができるが、アルゴ
ンが好ましい。本実施例では、この他の熱間等方加圧処
理で使用しうる炉であればどのようなものであってもよ
い。

【００６６】熱間等方加熱処理３７は、粉末の種類によ
り条件は異なるが、圧力３００〜２０００Kgf/cm² で温
度３５０〜１９５０℃の範囲で行なえる。例えば、焼結
された粉末の平均粒径が１μｍのアルミナでは、圧力８
００〜１０００Kgf/cm² で温度１３５０〜１４５０℃に
おいて、熱間等方加圧処理をすることにより良好な焼結
体を製造することができた。

【００６７】

【表１】

【００６８】また第２図に記載した規制液面法により製
造し、熱間等方加圧処理を行っていない焼結体を第５図
に示す。熱間等方加圧処理を行っていない焼結体２００
では、積層されている凹凸のある側面部２１、層の剥離
により発生した空隙となっている剥離部２２が生じた。
このように規制液面法により積層形成しながら三次元形
状の粉末混合樹脂造形体を造形する方法では、２層目の
光硬化性流動樹脂を硬化する為にレーザビームの照射を
止めエレベータ６を一定の間隔上昇させるが、ガラス板
３に貼り付けてある濡れ性の低い材料の変形により、こ
の剥離時に硬化物の外周が変形し、変形したまま光硬化
物が積層する場合があり、空隙となった剥離部２２が発
生し、良好な焼結体が得られなかった。

【００６９】これに対し、熱間等方加圧処理を行えば良
好な焼結体が得られることが解った。熱間等方加圧処理
を行った焼結体を図６に示す。熱間等方加圧処理を行っ
た焼結体２１０は剥離部が修正されて焼結されている。
この現象は熱間等方加圧処理により粒成長が促進され、
表面エネルギーの最小状態すなわち粒界の表面積を減少
させる方向に変化が起こる。そのため微小な隙間を無く
す方向に粒界が成長するため剥離部がなくなる。本実施
例では熱間等方加圧処理を行っていない焼結体の剥離部
は５箇所であったが、熱間等方加圧処理を行った焼結体
は剥離部が修正され、剥離部の発生が認められなかっ
た。

【００７０】さらに光造形による造形体特有の積層側面
の凹凸による段差も微小な隙間であり、この凹凸による
段差で発生する隙間も、脱脂・焼結・熱間等方加圧処理
により造形体が収縮すること、及び熱間等方加圧処理に
より隙間を小さくする方向に粒界が成長することにより
減少する。

【００７１】なお、この実施例の各構成は、当然、各種
の変形、変更が可能である。例えば、熱間等方加圧処理
の炉が温度設定条件をプログラム制御することで焼結工
程と熱間等方加圧処理を分割せずに１つの炉で行うこと
ができる。また、熱による樹脂除去工程を行う場合、蒸
発する樹脂による炉への悪影響が無ければ、１つの炉で
燃焼除去による樹脂除去工程、焼結工程及び熱間等方加
圧処理工程を行うことができる。

【００７２】更に、樹脂除去工程、焼結工程を加圧・高
温下で行うことによって樹脂除去工程後の工程を熱間等
方加圧処理として一工程で行うことも可能である。 実施例２ 図１１〜１３に本発明の粉末混合光造形造形体の焼結体
製造方法及び焼結体を示す。

【００７３】本実施例の樹脂除去工程、焼結工程、熱間
等方加圧処理は上記実施例１と同様である。また、光造
形工程も同様であるが、当該工程で得られる光造形体を
種々変更する。

【００７４】図１１は、本実施例の光造形物を表したも
のであり、図１２に該光造形物を焼結する場合の一態様
を示した。本実施例の光造形物は、粉末混合光硬化性樹
脂からなる所望の三次元粉末混合樹脂造形体４０、該造
形体４０を支える粉末混合光硬化性樹脂からなる支持部
４１、該支持部４１のみが接する粉末混合光硬化性樹脂
からなる台４２から構成されている。図１２は図１１の
光造形物を耐熱性のブロック４３の上に置いた図であ
る。このような状態で脱脂・焼結・熱間等方加圧処理を
行った。耐熱性ブロックを用いて焼結、熱間等方加圧処
理を行うと、光造形体は収縮するが、耐熱性ブロックは
光造形体ほど収縮せず、光造形体と耐熱ブロックの接触
部分で変形が起こるが、図１１のように第４２と支持部
４１を設けることにより、光造形体４０が直接耐熱性ブ
ロックに接しないので収縮の影響を受けず、均一で焼結
密度の高い三次元焼結体を得ることができた。

【００７５】また、複雑な三次元構造体の場合（図示せ
ず）は、ブロック４３に置くときに重力により部分的な
応力が掛からないように置かないと、脱脂・焼結工程で
つぶれなどの変形が起こること、更にはマイクロマシン
等の部品となる微細な構造体で数〜数十ミクロンの寸法
精度が要求される場合には、ブロックの上に置くときに
微細な光造形体を部分的な応力が掛からないように方向
をきめて置くことが必要であるが、これは極めて困難で
あることが挙げられる。しかし、図１１のように所望の
三次元粉末混合樹脂造形体４０を支える支持部４１を該
粉末混合樹脂造形体４０と一体に設けたことにより、粉
末混合樹脂造形体４０に加わる重力による部分的な応力
を軽減することができ、焼結・熱間等方加圧処理におけ
る変形が少なくなる。さらに、該光造形体と支持部を同
一材質で作成することができるので脱脂・焼結・熱間等
方加圧処理時の収縮に対しても支えとなる支持部が光造
形体と同一比率で収縮することになり、光造形体の収縮
の影響を受けずにすみ、変形を防止することができた。

【００７６】次に、得られた焼結物を所望の造形体に加
工した。この工程を図１３で説明する。図１３は焼結物
から台４２と支持部４１を除去する一連の図である。ま
ず、支持部に部分的な応力を加えて切断した（Ａから
Ｂ）。次に僅かに残った支持部の切断部を研磨し、所望
の構造の造形物を得た。このように不必要となった支え
部を除去することで変形が少ない焼結造形体を得ること
ができた。

【００７７】例えば、所望の三次元の構造の底面部に支
えとなる支持部４１のみを有している光造形物を用いて
焼結・熱間等方加圧処理を行うことができる。このよう
な態様でも上記と同様の効果を得ることができる。更
に、台４２を設けていないので、造形時間の短縮につな
がる。

【００７８】ここで、支持部４１は、光造形体４０に重
力によるひずみが掛からないように設けることが好まし
い。本実施例では、図１１に示すように光造形体の四隅
に支持部を１つずつ設けたが、その個数は、光造形体に
合わせて適宜選択することができる。また、支持部４１
の長さや幅は特に限定されないが、光造形体４０を効率
よく支持することができ、更に後の工程で支持部４１を
除去しやすいように設定する。

【００７９】実施例３ 図１４〜１６に本発明の粉末混合光造形体の焼結体製造
方法及び焼結物を示す。

【００８０】本実施例の樹脂除去工程、焼結工程、熱間
等方加圧処理は上記実施例１と同様である。また、光造
形工程も同様であるが、当該工程で得られる光造形体を
種々変更する。

【００８１】本実施例では、図１４に示すように粉末混
合光硬化性樹脂からなる所望の三次元粉末混合樹脂造形
体５１、該造形体５１を支える粉末混合光硬化性樹脂か
らなる支持部５０、該支持部５０に連結された粉末混合
光硬化性樹脂からなる棒状体５２から構成されている光
造形物を用いた。ここで、該支持部は、光造形体５１に
余分な応力が掛からないように、光造形体５１の中心部
に設けた。また、支持部５０の長さや幅は特に限定され
ないが、光造形体５１を効率よく支持することができ、
更に後の工程で棒状体５２を除去しやすいように設定す
ればよい。例えば、粉末混合樹脂造形体５１が、平均粒
径１ミクロンのアルミナ粉末材料をスリーボンド社製の
紫外線硬化樹脂３０４２と体積比３０対６０で混合した
粉末混合光硬化性樹脂を用いて粉末混合樹脂造形物の重
さが３．５mgのサンプルを造形し、更に脱脂・焼結・熱
間等方加圧処理を行うと、支持部５０の断面積が０．５
×０．５ｍｍで支持部５０が１箇所でも焼結できた。ま
た、棒状体は直方体状であっても円柱状であってもよ
く、うまく耐熱性ブロックに設置できるものであればよ
い。図１５は、耐熱性ブロック５３上に光造形体５を乗
せた図であり、このような構成で炉に入れる。特徴とし
ては、光造形体５１を上面から吊るすようにしたので、
下面に支持部を造形できない構造の場合に有効である。
特に支持部５０は重力方向に力が加わるので、つぶれに
よる変形が生じない。特にマイクロマシンの部品などの
微細構造体で重量の少ない場合に有効である。

【００８２】次に図１６に示すように、本実施例で得ら
れた焼結物の不必要な部分を除去した。支持部５０が１
箇所なので除去作業が容易である。なお、実施例は、当
然、各種の変形、変更が可能である。

【００８３】例えば、前記造形物は、棒状体５２を有す
るので、支持部は前記粉末混合樹脂造形体５１を支える
ような支持部であればよい。従って、支持部はフック
状、鍵状、リング状、Ｕ字状、球状であってもよく、ま
たつり下げる台の形状に造形してもよい。

【００８４】更に、１つの棒状体５２に複数の所望の三
次元光造形体を造形することも可能である。また、他の
変形例として、図１７に示すような光造形物を挙げるこ
とができる。この光造形物は、粉末混合光硬化性樹脂か
らなる所望の三次元粉末混合樹脂造形体７０、該造形体
７０を支える粉末混合光硬化性樹脂からなる支持部７１
からなっている。このように構成することで支持部７１
を光造形体７０と一緒に造形することができ、短時間で
所望の三次元の粉末混合樹脂造形物を造形することがで
きる。ここで、支持部７１は直方体状であっても円柱状
であってもよく、うまく耐熱性ブロックに設置できるも
のであればよい。またこの態様では図１８に示すよう
に、耐熱性ブロック７２に造形物を置き、実施例１で示
したような焼結・熱間等方加圧処理を施す。次に支持部
７１に応力をかけ、得られた焼結物から支持部７１を除
去する（図１９）。

【００８５】このような本実施例の光造形体の焼結体製
造方法を用いることにより、変形のない、均質な焼結体
が得られる。 実施例４ 図２１及び２２に本発明の粉末混合樹脂造形体の焼結体
製造方法を示す。

【００８６】本実施例においても樹脂除去工程、焼結工
程、熱間等方加圧処理は上記実施例１と同様である。ま
た、光造形工程も同様であるが、当該工程で得られる光
造形体を種々変更する。

【００８７】第２１図は粉末混合光硬化性樹脂からなる
所望の三次元の粉末混合樹脂造形体６２、該造形体６２
を支える粉末混合光硬化性樹脂からなる支持部６１が設
けられている造形体を表す。該支持部６１には、支持部
を切除しやすくする切り欠き６３、及び支持部６１の切
除後に、切除部が出っ張らないように凹部６４が設けら
れている。この凹部は、切除部が出っ張らないようにす
るために設けるので、できるだけ小さい方がよい。図２
２は焼結物から支持部６１に応力をかけて切除する図で
ある。本実施例のように構成することで支持部に応力を
かけるだけで粉末混合樹脂造形物の焼結物から支持部６
１と棒状体６０を容易に切除することができ、更に切除
後の出っ張り部６５を研磨する必要がない。

【００８８】なお、この実施例は、当然、各種の変形、
変更が可能である。例えば、図２０に示すように粉末混
合光硬化性樹脂からなる所望の三次元粉末混合樹脂造形
体７０、該造形体７０を支える粉末混合光硬化性樹脂か
らなる支持部７１、及び切り欠き７４を有する光造形物
とすることことができる。このように構成することで支
持部に応力をかけるだけて粉末混合樹脂成形物の焼結体
から支持部７１を容易に切除することが可能になる。

【００８９】図２０では凹部を設けていないが、図２１
のように支持部の回りに凹部を設けることも可能であ
る。本実施例の支持部は、所望の三次元粉末混合樹脂造
形体６２若しくは７０の形状にあわせ上面・側面・下面
のいずれに設けてもよく（この場合、支持部の形状は焼
結時に粉末混合光造形体が耐熱ブロックに好適に設置で
きるように適宜選択する。）また、複数個組み合わせで
形成することもできる。

【００９０】更に、本実施例は、上記図２０で示した変
形例の切り欠き７４を持たない構成とすることができ
る。この例を図１７及び１８に示す。図１７は光造形物
を示すものであり、粉末混合光硬化性樹脂からなる所望
の三次元の粉末混合樹脂造形体７０、該造形体７０を支
える粉末混合光硬化性樹脂からなる支持部７１から構成
されている。第１７図は耐熱性ブロック７２に図１７の
光造形物をおいた図であり、このような構成で炉に入れ
ることで実施例２と同様の効果が得られる。

【００９１】図１９は焼結によって得られた焼結物の支
持部７１に部分的に応力を加えて切断した図である。支
持部７１を除去した後の残部７３を研磨し、所望の焼結
体を得る。

【００９２】更に、実施例１で説明したように、光造形
物を造形するには、粉末混合硬化性樹脂を２次元平面で
硬化させ、薄い膜状の硬化層を作り、これを複数層積み
重ね、所望の三次元造形物を造形する。従って、図１７
のような構造の光造形物を得る場合には、光造形体を作
成するための２次元平面と同一の平面で、その一部を支
持部とするように造形するだけで良いので、支持部を作
成するためだけに硬化層を複数積層させる必要がない。
このため光造形機のエレベータを動かす回数が少なくな
り粉末混合樹脂造形物の造形時間を短縮することができ
る。

【００９３】なお、この実施例の各構成は、当然、各種
の変形、変更が可能である。例えば、上記と同様な凹部
または切り欠きなどを光造形工程で造形することができ
る。

【００９４】なお、この変形例として図２５に示した光
造形物を挙げることができる。該光造形物は、粉末混合
光硬化性樹脂からなる所望の三次元の粉末混合樹脂造形
体１１０、該造形体１１０を支える粉末混合光硬化性樹
脂からなる支持部１１１を有する光造形物であって、該
支持部１１１が僅かずつ異なった大きさになるような構
造をした造形物である。このような支持部１１１は光造
形工程での変形を防止することができる。本実施例でも
当然に、上記の切り欠き、凹部を設けることが可能であ
る。

【００９５】実施例５ 本実施例の粉末混合樹脂造形体の焼結体製造方法を図２
３を参照して示す。尚、本実施例の樹脂除去工程、焼結
工程、熱間等方加圧処理は上記実施例１と同様である。
また、光造形工程も同様であるが、当該工程で得られる
光造形体を種々変更する。

【００９６】第２３図には光造形物の形状が示されてい
る。粉末混合光硬化性樹脂からなる所望の三次元の粉末
混合樹脂造形体８０、該造形体８０を支える粉末混合光
硬化性樹脂からなる支持部８１、及び棒状体８２から構
成されている。図のように１つの棒状体８２に複数の光
造形体８０を造形したので、複数の光造形物の焼結物を
一回の焼結・熱間等方加圧処理で得ることがでいる。従
来は、特に微細部品を、一定方向に配列させて炉の中に
入れるのは大変な作業であったが、複数の所望の三次元
の粉末混合樹脂造形体を支持部によりそれぞれが固定さ
れているので構造体が大きく取り扱いやすくなり、複数
の所望の三次元の粉末混合樹脂造形体８０が一定方向に
向いているので作業者にとって取り扱いやすくなった。

【００９７】なお、この実施例の各構成は、当然、各種
の変形、変更が可能である。例えば、この変形例として
図２４に示す態様とすることができる。この光造形物
は、前記図２１の棒状体を有する光造形物を組み合わせ
て格子状とした格子８１、該格子と所望の三次元の粉末
混合樹脂造形体８０を連結する支持部８２、及び粉末混
合樹脂造形体８０から構成されている。棒状体を格子状
にすることでより多くの造形体を造形できる。また、支
持部を有する光造形体（例えば６２）を棒状体に複数設
け、該棒状体を更に格子状にしたり、これらを複数立体
的に重ねて立体形状にすることで、より多くの粉末混合
樹脂造形体を造形できる。特に炉の形状による炉内の温
度分布状態に合わせて、支持部の設計をすることができ
るので効率的である。

【００９８】また、複数の光造形体を有する光造形物を
造形する場合は、所望の三次元の粉末混合樹脂造形体を
１種類のもだけでなく他の種類のものでも設計できるの
で、必要な種類や形状だけを支持部と一体で造形するこ
とにより、部品管理がしやすくなり、焼結部品の作りす
ぎや焼結部品が足りないなどの問題がなくなる。

【００９９】さらに支持部と多種類の粉末混合樹脂造形
体の組み合わせのみをＣＡＤで設計するだけで、多量生
産でも多品種生産でも対応できるという効果がある。ま
た、本実施例では、支持部に切り欠きを設けないもの、
及び支持部の周辺に凹部を設けない態様とすることがで
きる。

【０１００】本発明は、上記（Ａ）から（Ｃ）に記載し
た以外の発明も包含しうる。以下にこれらを記載する。
尚、上記（Ａ）から（Ｃ）は、それぞれ以下の（１）、
（４）及び（９）に対応する。

【０１０１】（１）光により硬化する光硬化性流動樹脂
内に焼結可能な無機粉末材料を混合した粉末混合光硬化
性流動樹脂の層に光像を照射して光硬化層を形成し、こ
の光硬化層を順次積み重ねて形成することにより、三次
元造形体を造形する光造形工程と、前記粉末混合樹脂造
形体の樹脂成分を除去し、粉末混合造形体にする樹脂除
去工程と、前記粉末混合造形体を加熱し焼結体にする焼
結工程とからなる焼結体製造方法であって、前記焼結工
程が、熱間等方加圧処理によって行われるか、または前
記焼結工程を行った後に更に熱間等方加圧処理を行うこ
とを特徴とした粉末混合光造形体の焼結体製造方法。 （実施例）実施例１が該当する。 （作用・効果）光造形による構造物特有の積層側面にお
ける凹凸段差は常圧で行う焼結よりも熱間等方加圧処理
を行うことでより粒成長が促進される。この場合表面エ
ネルギーの最小状態すなわち粒界の表面積を減少させる
方向に変化が起こる。そのため微小な隙間を無くす方向
に粒界が成長するため積層面の凹凸段差の微細な隙間を
小さくさせる効果がより増大する。従って、積層面の凹
凸段差の微細な隙間が、粉末の粒界が成長促進されるこ
とにより小さくなる。更に、熱間等方加圧処理を行うこ
とで、全体的な収縮が常圧で行う焼結より大きくなるこ
とにより、光造形で生じる構造物特有の積層側面におけ
る凹凸の段差をより小さくすることができる。

【０１０２】（２）上記（１）に記載した焼結体製造方
法に於て、前記焼結工程を常圧で行った後に前記熱間等
方加圧処理を行うことを特徴とした粉末混合光造形構造
体の焼結体製造方法。 （実施例）実施例１が該当する。 （作用・効果）通常、熱間等方加圧処理を行う場合、圧
力差を生じさせるためガラス等の材質からなるカプセル
を使用して圧力差を生じさせるが、微細な三次元構造体
用にガラスのカプセルを製造するのは困難である。そこ
で前記焼結工程後に粉末混合造形体の外周部のみを均一
に焼結さることでカプセルを使用せず圧力差を生じさせ
ることができるので、焼結体内部の空孔を減少させるこ
とができる作用がある。特に微細で複雑な三次元造形体
を熱間等方加圧処理する場合は、微細で複雑な三次元造
形体用のカプセルを製造することはかなり困難となる
が、焼結工程で外周部が均一に焼結させることだけでカ
プセルと同様の効果を得られるのでカプセルを製造する
必要がなくなるという効果がある。さらに、上記（１）
と同様に光造形による造形物特有の積層側面における凹
凸の段差を小さくすることができる。

【０１０３】（３）上記（１）に記載した焼結体製造方
法に於て、前記光造形工程が規制液面法による光造形で
あることを特徴とした粉末混合光造形造形体の焼結体製
造方法。 （実施例）実施例１が該当する。 （作用・効果）規制液面法で光造形する場合には、光硬
化、ガラス板からの剥離及び積層を繰り返して三次元形
状の粉末混合樹脂硬化体を光造形するが、ガラス板から
の剥離工程で発生した剥離部が構造体の側面に発生しや
すいという特有の問題があった。しかし、熱間等方加圧
処理を行うことにより、圧力を加えずに行った焼結より
粒成長が促進されるので、表面エネルギーの最小状態す
なわち粒界の表面積を減少させる変化が起こる。そのた
め微小な隙間を無くす方向に粒界が成長するため剥離部
が修正されるという効果がある。とくに微細部品で精度
を要求される部品は、僅かな剥離部が発生しても不良品
となるが、熱間等方加圧処理により剥離部が修正される
ので不良率が減少するという効果がある。

【０１０４】（４）光により硬化する光硬化性流動樹脂
内に焼結可能な無機粉末材料を混合した粉末混合光硬化
性流動樹脂の層に光像を照射して光硬化層を形成し、こ
の光硬化層を順次積み重ねて形成することにより、三次
元造形体を造形する光造形工程と、前記粉末混合樹脂造
形体の樹脂成分を除去し、粉末混合造形体にする樹脂除
去工程と、前記粉末混合造形体を加熱し焼結体にする焼
結工程と、熱間等方加圧処理工程からなる焼結体製造方
法であって、前記光造形工程において製造される粉末混
合造形体が、前記粉末混合樹脂造形体と一体に造形され
た当該造形体を支える支持部を具備する造形体であり、
前記等方加圧処理工程の後に該支持部を除去する工程を
更に具備することを特徴とした粉末混合光造形体の焼結
体製造方法。 （実施例）実施例２〜５が該当する。 （作用・効果）複雑な三次元構造を有する粉末混合樹脂
造形体を脱脂・焼結する工程で、高温の炉に該粉末混合
樹脂造形体を耐熱性のブロック上または耐熱性の粉末上
に置くとき、重力による部分的な応力が掛からないよう
に置かないと、脱脂・焼結時にに応力による変形が起こ
る。特に複雑な三次元構造体やマイクロマシンの部品と
なる微細な構造体は部分的な応力が集中しないように置
くことは、形状が複雑なため極めて困難である。さら
に、脱脂・焼結工程にて収縮が発生することにより脱脂
・焼結工程での収縮により、耐熱性のブロックまたは粉
末との間の収縮率の違いから応力がかかり変形が起こる
という問題点がある。

【０１０５】また、粉末材料たとえばＢａＴｉＯ₃ の材
料を焼結させる場合、耐熱性のブロックの上に直接置く
と、耐熱性のブロックの成分たとえばＳｉＯ₂ と反応し
て溶けてしまうため、耐熱性のブロック上にＡｌ₂ Ｏ
₃ 、ＺｒＯ₂ の粉末を敷くことを行わなければならな
い。特に圧電特性を有するＰＺＴやＰＬＺＴなどは、わ
ずかな化学変化でも圧電特性が変化するので、耐熱性の
ブロック上の粉末成分を適切に選定するしなければなら
ないという問題がある。

【０１０６】本態様のように、該粉末混合樹脂造形体を
支える支持部が該粉末混合樹脂造形体と一体でり、所望
する造形体自体に支えとなる支持部がある作用により接
触面積を小さくすることができ、摩擦力が軽減するので
変形が少なくなる。さらに、造形体と支持部が同一材質
からなることにより脱脂・焼結の収縮に対しても支えと
なる支持部が構造体と同一比率で収縮することにより、
支持部のみが収縮時の変形を受け、所望する造形体は収
縮時の摩擦力を受けにくくなり変形を最小限にすること
ができる。さらに支持部のみが耐熱性のブロックに直接
接触することで所望する造形体に化学反応による溶解や
特性変化を生じさせずに所望する造形体を得ることがで
きるという効果がある。 （５）上記（４）に記載した焼結体製造方法に於て、前
記焼結工程として、もしくは前記焼結工程後に熱間等方
加圧処理を行うことを特徴とした粉末混合光造形構造体
の焼結体製造方法。 （実施例）実施例２が該当する。 （作用・効果）複雑な三次元構造を有する粉末混合樹脂
造形体を脱脂・焼結する工程で、高温の炉に該粉末混合
樹脂造形体を耐熱性のブロック上または耐熱性の粉末上
に置くとき、重力による部分的な応力が掛からないよう
に置かないと、脱脂・焼結時にに応力による変形が起こ
る。特に複雑な三次元構造体やマイクロマシンの部品と
なる微細な構造体は部分的な応力が集中しないように置
くことは、形状が複雑なため極めて困難である。さら
に、脱脂・焼結工程にて収縮が発生することにより脱脂
・焼結工程での収縮により、耐熱性のブロックまたは粉
末との間の収縮率の違いから応力がかかり変形が起こる
という問題点がある。

【０１０７】また、粉末材料たとえばＢａＴｉＯ₃ の材
料を焼結させる場合、耐熱性のブロックの上に直接置く
と、耐熱性のブロックの成分たとえばＳｉＯ₂ と反応し
て溶けてしまうため、耐熱性のブロック上にＡｌ₂ Ｏ
₃ 、ＺｒＯ₂ の粉末を敷くことを行わなければならな
い。特に圧電特性を有するＰＺＴやＰＬＺＴなどは、わ
ずかな化学変化でも圧電特性が変化するので、耐熱性の
ブロック上の粉末成分を適切に選定するしなければなら
ないという問題がある。

【０１０８】本態様のように、該粉末混合樹脂造形体を
支える支持部が該粉末混合樹脂造形体と一体でり、所望
する造形体自体に支えとなる支持部がある作用により接
触面積を小さくすることができ、摩擦力が軽減するので
変形が少なくなる。さらに、造形体と支持部が同一材質
からなることにより脱脂・焼結の収縮に対しても支えと
なる支持部が構造体と同一比率で収縮することにより、
支持部のみが収縮時の変形を受け、所望する造形体は収
縮時の摩擦力を受けにくくなり変形を最小限にすること
ができる。さらに支持部のみが耐熱性のブロックに直接
接触することで所望する造形体に化学反応による溶解や
特性変化を生じさせずに所望する造形体を得ることがで
きるという効果がある。

【０１０９】（６）上記（４）に記載した焼結体製造方
法であって、前記粉末混合樹脂造形体が、該粉末混合樹
脂造形体を支える支持部と前記支持部と接するように設
けた台を更に具備することを特徴とした焼結体製造方
法。 （実施例）実施例３が該当する。 （作用・効果）前記粉末混合樹脂造形体が、支持部と台
を更に具備するという作用により、粉末混合樹脂造形体
の重力による部分的に加わる応力を底面部から支持部と
台により支えるので重力による応力が大きくなる造形体
でも該応力の影響を小さくすることができる。更に、支
持部を数カ所造形させることができるので安定的に粉末
混合樹脂造形体を支えることができる。よって所望する
焼結体の変形が少なくなる。さらに、支持部、台及び粉
末混合樹脂造形体が同一材質からなることにより脱脂・
焼結・熱間等方加圧処理時の収縮に対しても支持部と粉
末混合樹脂造形体が造形体と同一比率で収縮するので、
構造体収縮時の摩擦力を受けず、粉末混合樹脂造形体の
変形が防止できるという効果がある。

【０１１０】（７）上記（４）に記載した焼結体製造方
法であって、前記粉末混合樹脂造形体が支持部及び棒状
体を具備し、該前記粉末混合樹脂造形体が前記支持部で
棒状体に取り付けられていることを特徴とした焼結体製
造方法。 （実施例）実施例４が該当する。 （作用・効果）前記粉末混合樹脂造形体が支持部及び棒
状体を具備し、前記粉末混合樹脂造形体が支持部を介し
て、該棒状体に取り付けられている作用により炉の中に
吊るすことができる。特に粉末混合樹脂造形体の重量が
小さい場合に有効である。

【０１１１】また支持部の形状をフック状や鍵状にして
も良いので、形状の小さい炉でも炉内のスペースにあわ
せて支持部の形状を変えることができるためスペースを
有効に使うことができるという効果がある。 （８）上記（４）記載した焼結体製造方法であって、前
記支持部が前記粉末混合樹脂造形体の同一積層面で造形
されていることを特徴とした焼結体製造方法。 （構成）実施例４が該当する。 （作用・効果）前記支持部が前記粉末混合樹脂造形体の
同一積層面で造形されているという作用により支持部の
造形時間を短縮することができる。光造形物を造形する
には、粉末混合硬化性樹脂を２次元平面で硬化させ、薄
い膜状の硬化層を作り、これを複数層積み重ね、所望の
三次元造形物を造形する。従って、本焼結体の製造方法
では、光造形体を作成するための２次元平面と同一の平
面で、その一部を支持部とするように造形するだけで良
いので、支持部を作成するためだけに硬化層を複数積層
させる必要がない。このため光造形機のエレベータを動
かす回数が少なくなり粉末混合樹脂造形物の造形時間を
短縮することができる。

【０１１２】（９）上記（４）に記載した焼結体製造方
法であって、前記造形体の前記支持部に、前記粉末混合
樹脂造形体の近傍において、断面積が最小となる切り欠
きを設けることを特徴とした焼結体製造方法。 （構成）実施例４が該当する。 （作用・効果）支持部を設けた光造形体は、焼結工程又
は焼結工程と熱間等方加圧処理工程後で焼結物から支持
部を切除しなければならない。そのため前記支持部の形
状が前記粉末混合樹脂造形体の近傍において、断面積が
最小となる切り欠きを有するという作用により、切除し
やすくなり、応力を加えることで簡単に切除が可能にな
る。特に複雑な三次元微細部品では、前記支持部を有す
る前記粉末混合樹脂造形体から支持部を除去するために
該造形体を保持したり、該支持部の切除の位置決めなど
はかなり困難であるが、本態様とすることにより、予め
位置決めがされており、僅かな応力を加えることで簡単
に切除が可能になるという効果がある。

【０１１３】（１０）上記（９）に記載した焼結体製造
方法であって、さらに前記支持部と前記粉末混合樹脂造
形体の接合部の周辺が前記粉末混合樹脂造形体の表面に
対して凹部を形成していることを特徴とした焼結体製造
方法。 （実施例）実施例４が該当する。 （作用・効果）支持部は、焼結工程又は焼結工程と熱間
等方加圧処理工程後に光造形物を焼結物とした後に切除
しなければならない。そのためあらかじめ切除しやすく
する切り欠きや支持部の切除残部が出っ張らないよう凹
部を構成することで切り欠きに応力をかけるだけで、支
持部が容易に切除でき、切除後に切除残部が出っ張らな
いので研磨する作業が必要ない。特に複雑な三次元微細
部品の研磨作業は焼結体の構造を維持することが困難で
あるため、研磨する作業が必要ないことは、顕著な効果
となる。

【０１１４】（１１）上記（４）に記載した焼結体製造
方法であって、前記粉末混合樹脂造形体が複数設けてあ
ることを特徴とした焼結体製造方法。 （実施例）実施例４、５が該当する。 （作用・効果）粉末混合樹脂造形体が複数設けてあるこ
とにより、炉に入れるときの取り扱いも１回で複数個取
り扱える。特に微細部品は取り扱いにくく一定方向に配
列させて炉の中に入れるのは大変な作業であったが、複
数の所望の三次元の粉末混合樹脂造形体が設けてあるの
で造形物自体がおおきくなり取り扱いやすくなる。ま
た、複数の所望の三次元の粉末混合樹脂造形体が一定方
向に向いて造形されうるので作業者が一定方向に配列さ
せる必要がなくなり、より取り扱いやすくなるという効
果がある。

【０１１５】（１２）上記（７）に記載した焼結体製造
方法であって、前記粉末混合樹脂造形体が棒状体に複数
設けてあることを特徴とした焼結体製造方法。 （実施例）実施例４、５が該当する。 （作用・効果）粉末混合樹脂造形体が複数設けてあるこ
とにより、炉に入れるときの取り扱いも１回で複数個取
り扱える。特に微細部品は取り扱いにくく一定方向に配
列させて炉の中に入れるのは大変な作業であったが、複
数の所望の三次元の粉末混合樹脂造形体が設けてあるの
で造形物自体がおおきくなり取り扱いやすくなる。ま
た、複数の所望の三次元の粉末混合樹脂造形体が一定方
向に向いて造形されうるので作業者が一定方向に配列さ
せる必要がなくなり、より取り扱いやすくなるという効
果がある。

【０１１６】（１３）上記（７）または（１２）に記載
した焼結体製造方法であって、前記粉末混合樹脂造形体
を取り付けた前記棒状体を組合せ、格子状にしたことを
特徴とした焼結体製造方法。 （実施例）実施例５が該当する。 （作用・効果）前記支持部の形状が格子状であるという
作用により、多数の所望の三次元の粉末混合樹脂造形体
を造形することができるので、一回の光造形でより多く
の構造体を造形できる。また多くの構造体を造形できる
ため、炉に入れるときの取り扱いも１回で多数個取り扱
える。特に微細部品は部品は取り扱いにくく、一定方向
に配列させて炉の中に入れるのは大変な作業であった
が、複数の所望の三次元の粉末混合樹脂造形体を固定し
て設けたことにより、構造体がより大きくなり取り扱い
やすく、さらに複数の所望の三次元の粉末混合樹脂造形
体が一定方向に向いているので作業者が一定方向に配列
させる必要がなくなり、より取り扱いやすくなるという
効果がある。

【０１１７】（１４）上記（１３）に記載した焼結体製
造方法であって、前記格子状に組合た粉末混合樹脂造形
体をさらに立体的に組み合わせたことを特徴とした焼結
体製造方法。 （実施例）実施例５が該当する。 （作用・効果）格子状を立体的に組み合わせることで、
さらに多くの構造体を造形できるため、炉に入れるとき
の取り扱いも１回で多数個取り扱える。特に微細部品は
部品は取り扱いにくく、一定方向に配列させて炉の中に
入れるのは大変な作業であったが、複数の所望の三次元
の粉末混合樹脂造形体を固定して設けたことにより、構
造体がより大きくなり取り扱いやすく、さらに複数の所
望の三次元の粉末混合樹脂造形体が一定方向に向いてい
るので作業者が一定方向に配列させる必要がなくなり、
より取り扱いやすくなるという効果がある。

【０１１８】

【発明の効果】第一の発明の焼結体製造方法で、熱間等
方性加圧処理を施すことにより、焼結体の粒成長が促進
されると共に、表面エネルギーの最小状態すなわち粒界
の表面積を減少させる方向に変化が起こるため微小な隙
間を無くすように粒子が成長し、規制液面法で生じうる
剥離部がなくなる。

【０１１９】第一の発明の焼結体製造方法により剥離部
のない、均質な造形体を提供しうる。第二の発明によれ
ば、所望の三次元粉末混合樹脂造形体を支える支持部を
該粉末混合樹脂造形体と一体に設けたことにより、粉末
混合樹脂造形体に加わる重力による部分的な応力を軽減
することができ、焼結・熱間等方加圧処理における変形
が少なくなる。さらに、該光造形体と支持部を同一材質
で作成することができるので脱脂・焼結・熱間等方加圧
処理時の収縮に対しても支えとなる支持部が光造形体と
同一比率で収縮することになり、光造形体の収縮の影響
を受けずにすみ、変形を防止することができる。

【０１２０】第三の発明によれば、所望の三次元の粉末
混合樹脂造形体に、該造形体を支える支持部を設け、該
支持部には、支持部を切除しやすくする切り欠きが設け
られ、更に支持部の回りには、支持部の切除部が出っ張
らないように凹部が設けられている。このように構成す
ることで支持部に応力をかけるだけで粉末混合樹脂造形
物の焼結物から支持部と焼結体を容易に切除することが
でき、更に切除後の出っ張た部分を研磨する必要がな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、従来例の光造形の工程のフローチャ
ートである。

【図２】 図２は、従来例の光造形の工程であり、規制
液面法によるものである。

【図３】 図３は、従来例の光造形の工程であり、自由
液面法によるものである。

【図４】 図４は、従来例の光造形を応用した金属やセ
ラミックの構造体の成形に関して提案されたフローチャ
ートである。

【図５】 図５は、熱間等方加圧処理を行わずに焼結し
た粉末混合光硬化樹脂の焼結体を表した図である。

【図６】 図は６、本発明の熱間等方加圧処理を行った
焼結体を示した図である。

【図７】 図７は、従来例により脱脂・焼結を行う場合
に粉末混合光硬化性樹脂を炉に入れるときの状態図を表
す。

【図８】 図８は、従来例により脱脂・焼結を行う場合
に粉末混合光硬化性樹脂を炉に入れるときの状態図を表
す。

【図９】 図９は、本発明の粉末混合光硬化性樹脂焼結
体の製造方法を表すフローチャートである。

【図１０】 図１０は、熱間等方加圧処理装置の加圧容
器の一概略図である。

【図１１】 図１１は、本発明の支持部を有する造形物
の一態様を表す図である。

【図１２】 図１２は、本発明の支持部を有する造形物
を焼結するときに炉に入れる場合の一態様を表す図であ
る。

【図１３】 図１３は、本発明の支持部を有する造形物
の後処理を示す工程図である。

【図１４】 図１４は、本発明の支持部を有する造形物
の一態様を表す図である。

【図１５】 図１５は、本発明の支持部を有する造形物
を焼結するときに炉に入れる場合の一態様を表す図であ
る。

【図１６】 図１６は、本発明の支持部を有する造形物
の後処理を示す工程図である。

【図１７】 図１７は、本発明の支持部を有する造形物
の一態様を表す図である。

【図１８】 図１８は、本発明の支持部を有する造形物
を焼結するときに炉に入れる場合の一態様を表す図であ
る。

【図１９】 図１９は、本発明の支持部を有する造形物
の後処理を示す工程図である。

【図２０】 図２０は、本発明の支持部を有する造形物
であって、更に切り欠きを設けた場合の造形物の一態様
を表す図である。

【図２１】 図２１は、本発明の支持部を有する造形物
であって、更に切り欠き及び凹部を設けた場合の造形物
の一態様を表す図である。

【図２２】 図２２は、本発明の支持部、切り欠き及び
凹部を有する造形物の後処理を示す工程図である。

【図２３】 図２３は、複数の所望の三次元の粉末混合
樹脂造形体が設けられている場合の本発明の造形物の一
態様を表す図である。

【図２４】 図２４は、複数の所望の三次元の粉末混合
樹脂造形体が設けられている場合の本発明の造形物の一
態様を表す図である。

【図２５】 本発明の支持部を有する造形物の一態様を
表す図である。

【符号の説明】

１…光硬化層、２…タンク、３…ガラス板、４…光、５
…光硬化性流動樹脂、６…エレベータ、２１…粉末混合
光硬化性樹脂造形体の側面、２２…粉末混合光硬化性樹
脂造形体の層間にできた空隙、２０、４０、５１、６
２、７０、８０、１１０、２００、２１０…粉末混合光
硬化性樹脂造形体、２４…耐熱性の皿、２５…耐熱性の
粉末、２６、４３、５３、７２…耐熱性のブロック、４
１、５０、６１、７１、８２…支持部、４２…台、５
２、６０…棒状体、６５、７３…支持部の切り欠き後の
残部、７４、６３…切り欠き、６４…凹部、８１…格子
状支持体、３００…圧力容器、３０１…弁、３０２…断
熱材、３０３…ヒーター、３０４…粉末混合樹脂造形
体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ３２Ｂ 27/16 Ｂ３２Ｂ 27/16 27/20 27/20 Ｚ Ｇ０２Ｂ 1/02 Ｇ０２Ｂ 1/02 // Ｂ２９Ｋ 105:24

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光により硬化する光硬化性流動樹脂内に
   焼結可能な無機粉末材料を混合した粉末混合光硬化性流
   動樹脂の層に光像を照射して光硬化層を形成し、この光
   硬化層を順次積み重ねて形成することにより、三次元造
   形体を造形する光造形工程と、前記粉末混合樹脂造形体
   の樹脂成分を除去し、粉末混合造形体にする樹脂除去工
   程と、前記粉末混合造形体を加熱し焼結体にする焼結工
   程とからなる焼結体製造方法であって、前記焼結工程
   が、熱間等方加圧処理によって行われるか、または前記
   焼結工程を行った後に更に熱間等方加圧処理を行うこと
   を特徴とした粉末混合光造形体の焼結体製造方法。
2. 【請求項２】 光により硬化する光硬化性流動樹脂内に
   焼結可能な無機粉末材料を混合した粉末混合光硬化性流
   動樹脂の層に光像を照射して光硬化層を形成し、この光
   硬化層を順次積み重ねて形成することにより、三次元造
   形体を造形する光造形工程と、前記粉末混合樹脂造形体
   の樹脂成分を除去し、粉末混合造形体にする樹脂除去工
   程と、前記粉末混合造形体を加熱し焼結体にする焼結工
   程と、熱間等方加圧処理工程からなる焼結体製造方法で
   あって、前記光造形工程において製造される粉末混合造
   形体が、前記粉末混合樹脂造形体と一体に造形された当
   該造形体を支える支持部を具備する造形体であり、前記
   等方加圧処理工程の後に該支持部を除去する工程を更に
   具備することを特徴とした粉末混合光造形体の焼結体製
   造方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の焼結体製造方法であっ
   て、前記造形体の前記支持部に、前記粉末混合樹脂造形
   体の近傍において、断面積が最小となる切り欠きを設け
   ることを特徴とした焼結体製造方法。