(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形対象である立体を複数の断面要素に分割し、活性エネルギーを受けることによって
硬化が促進する液状体で、描画面を有する描画台の前記描画面に、前記断面要素を断面パ
ターンとして描画する描画工程と、
前記描画台に描画された前記断面パターンを前記描画台と造形台との間に挟持した状態
で、前記断面パターンを構成する前記液状体に前記活性エネルギーを付与するエネルギー
付与工程と、
前記活性エネルギーが付与された後の前記断面パターンを前記描画台から剥離して、前
記断面パターンを前記造形台側に転写する剥離工程と、を含み、
前記描画工程では、
前記液状体に対する撥液性を示す領域である撥液領域と、
前記撥液領域内で島状に独立し、前記液状体に対して前記撥液領域よりも親液性を示す
領域である親液領域と、を有する前記描画面に前記断面パターンを描画する、
ことを特徴とする造形方法。
【請求項２】
前記液状体は、光の照射を受けることによって硬化が促進する性質である光硬化性を有
しており、
前記エネルギー付与工程では、前記液状体に前記光を照射する、
ことを特徴とする請求項１に記載の造形方法。
【請求項３】
前記描画工程では、前記液状体をインクジェット法で前記描画台に吐出することによっ
て、前記描画面に前記断面パターンを描画する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の造形方法。
【請求項４】
活性エネルギーを受けることによって硬化が促進する液状体を吐出する吐出ヘッドと、
前記吐出ヘッドから吐出される前記液状体で、造形対象である立体の断面パターンが描
画される面である描画面を有する描画台と、
前記描画面に付着した前記液状体に前記活性エネルギーを付与するエネルギー付与装置
と、
前記活性エネルギーが付与された後の前記断面パターンが、前記描画台から転写される
造形台と、を有し、
前記描画面には、
前記液状体に対する撥液性を示す領域である撥液領域と、
前記撥液領域内で島状に独立し、前記液状体に対して前記撥液領域よりも親液性を示す
領域である親液領域と、が設けられている、
ことを特徴とする造形装置。
【請求項５】
前記液状体は、光の照射を受けることによって硬化が促進する性質である光硬化性を有
しており、
前記エネルギー付与装置は、前記液状体に前記光を照射する、
ことを特徴とする請求項４に記載の造形装置。
【請求項６】
前記吐出ヘッドは、前記液状体を液滴の状態で吐出する、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の造形装置。
【請求項７】
前記撥液領域内には、複数の前記親液領域が設けられており、
前記複数の親液領域は、平面視で、第１方向に配列する複数の第１配列を構成しており
、
前記複数の第１配列は、平面視で、前記第１方向とは交差する方向である第２方向に並
んでいる、
ことを特徴とする請求項６に記載の造形装置。
【請求項８】
前記撥液領域内には、複数の前記親液領域が設けられており、
前記複数の親液領域は、平面視で、第１方向に配列する複数の第１配列を構成しており
、
前記複数の第１配列は、平面視で、前記第１方向とは交差する方向である第２方向にジ
グザグに並んでいる、
ことを特徴とする請求項６に記載の造形装置。
【請求項９】
前記撥液領域内には、複数の前記親液領域が設けられており、
前記複数の親液領域は、フィボナッチ数列を利用した螺旋を構成している、
ことを特徴とする請求項６に記載の造形装置。
【請求項１０】
前記親液領域は、前記撥液領域よりも突出している、
ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の造形装置。
【請求項１１】
隣り合う前記親液領域同士間の隙間寸法が、前記吐出ヘッドから吐出される前記液滴の
外径の１．２５倍以下の距離である、
ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の造形装置。
【請求項１２】
造形対象である立体を複数の断面要素に分割し、活性エネルギーを受けることによって
硬化が促進する液状体で、描画面を有する描画台の前記描画面に、前記断面要素を断面パ
ターンとして描画する描画工程と、
前記描画台に描画された前記断面パターンを前記描画台と造形台との間に挟持した状態
で、前記断面パターンを構成する前記液状体に前記活性エネルギーを付与するエネルギー
付与工程と、
前記活性エネルギーが付与された後の前記断面パターンを前記描画台から剥離して、前
記断面パターンを前記造形台側に転写する剥離工程と、を含み、
前記描画工程では、
前記液状体に対する撥液性を示す領域である撥液領域と、
前記撥液領域内で島状に独立し、前記液状体に対して前記撥液領域よりも親液性を示し、前記撥液領域よりも突出している領域である親液領域と、を有する前記描画面に前記断面パターンを描画する、
ことを特徴とする造形方法。
【請求項１３】
活性エネルギーを受けることによって硬化が促進する液状体を吐出する吐出ヘッドと、
前記吐出ヘッドから吐出される前記液状体で、造形対象である立体の断面パターンが描
画される面である描画面を有する描画台と、
前記描画面に付着した前記液状体に前記活性エネルギーを付与するエネルギー付与装置
と、
前記活性エネルギーが付与された後の前記断面パターンが、前記描画台から転写される
造形台と、を有し、
前記描画面には、
前記液状体に対する撥液性を示す領域である撥液領域と、
前記撥液領域内で島状に独立し、前記液状体に対して前記撥液領域よりも親液性を示し、前記撥液領域よりも突出している領域である親液領域と、が設けられている、
ことを特徴とする造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造形方法及び造形装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、立体を造形する方法（造形方法）の１つとして、積層法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
積層法では、一般的に、立体の外形を規定する複数の断面要素のそれぞれを、順次に断面パターンとして形成しながら積層することによって立体が造形され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３４７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１には、断面パターンを形成する方法として、次に述べる方法が記載されている。
この方法では、まず、断面要素を、フッ素コーティングが施された仮テーブル上に紫外線硬化樹脂で断面パターンとして描画する。次に、この断面パターンを仮テーブルと造形テーブルとで挟持した状態で、断面パターンに紫外線（紫外光）を照射する。次に、断面パターンと仮テーブルとを互いに離間させる。この方法では、断面パターンに紫外線を照射すると、断面パターンが造形テーブルに接着した状態で硬化する。他方で、仮テーブルにはフッ素コーティングが施されているので、断面パターンは、仮テーブルから剥離しやすい。この方法によれば、断面パターンを造形テーブルに転写させやすくすることができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、仮テーブルにフッ素コーティングが施されているので、紫外線硬化樹脂の粘性によっては、紫外線硬化樹脂が仮テーブルに濡れ広がりにくくなることがある。この状態では、断面パターンの精度を高めることが困難となる。
つまり、従来の造形方法では、造形物の精度を高めることが困難であるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現され得る。
【０００７】
［適用例１］造形対象である立体を複数の断面要素に分割し、活性エネルギーを受けることによって硬化が促進する液状体で、描画面を有する描画台の前記描画面に、前記断面要素を断面パターンとして描画する描画工程と、前記描画台に描画された前記断面パターンを前記描画台と造形台との間に挟持した状態で、前記断面パターンを構成する前記液状体に前記活性エネルギーを付与するエネルギー付与工程と、前記活性エネルギーが付与された後の前記断面パターンを前記描画台から剥離して、前記断面パターンを前記造形台側に転写する剥離工程と、を含み、前記描画工程では、前記液状体に対する撥液性を示す領域である撥液領域と、前記撥液領域内で島状に独立し、前記液状体に対して前記撥液領域よりも親液性を示す領域である親液領域と、を有する前記描画面に前記断面パターンを描画する、ことを特徴とする造形方法。
【０００８】
この適用例の造形方法は、描画工程と、エネルギー付与工程と、剥離工程と、を含む。
描画工程では、造形対象である立体を複数の断面要素に分割し、描画台の描画面に、液状体で断面要素を断面パターンとして描画する。液状体は、活性エネルギーを受けることによって硬化が促進する。
エネルギー付与工程では、描画台に描画された断面パターンを描画台と造形台との間に挟持した状態で、断面パターンを構成する液状体に活性エネルギーを付与する。これにより、描画台と造形台との間に挟持された断面パターンの硬化が促進する。
剥離工程では、断面パターンを描画台から剥離して、断面パターンを造形台側に転写する。
上記により、複数の断面パターンを造形台側に積層させることができる。この結果、造形対象である立体を造形台に形成することができる。
この造形方法では、描画工程において、撥液領域と、親液領域と、を有する描画面に断面パターンを描画する。撥液領域は、液状体に対する撥液性を示す領域である。親液領域は、液状体に対して撥液領域よりも親液性を示す領域である。親液領域は、撥液領域内で島状に独立している。
描画面が撥液領域を有しているので、剥離工程において、断面パターンを描画台から剥離させやすくすることができる。また、親液領域が撥液領域内で島状に独立して設けられているので、描画面に液状体を塗布したときに、親液領域に液状体を保持させやすくすることができる。このため、撥液領域に液状体で断面パターンを描画したときの断面パターンの精度を高めやすくすることができる。この結果、造形対象の立体の精度を高めやすくすることができる。
【０００９】
［適用例２］上記の造形方法であって、前記液状体は、光の照射を受けることによって硬化が促進する性質である光硬化性を有しており、前記エネルギー付与工程では、前記液状体に前記光を照射する、ことを特徴とする造形方法。
【００１０】
この適用例では、液状体が光硬化性を有している。光硬化性は、光の照射を受けることによって硬化が促進する性質である。そして、エネルギー付与工程では、液状体に光を照射する。これにより、断面パターンを構成する液状体の硬化を促進させることができる。
【００１１】
［適用例３］上記の造形方法であって、前記描画工程では、前記液状体をインクジェット法で前記描画台に吐出することによって、前記描画面に前記断面パターンを描画する、ことを特徴とする造形方法。
【００１２】
この適用例では、描画工程において、液状体をインクジェット法で描画台に吐出することによって、描画面に断面パターンを描画する。これにより、描画面に断面パターンを描画することができる。
【００１３】
［適用例４］活性エネルギーを受けることによって硬化が促進する液状体を吐出する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドから吐出される前記液状体で、造形対象である立体の断面パターンが描画される面である描画面を有する描画台と、前記描画面に付着した前記液状体に前記活性エネルギーを付与するエネルギー付与装置と、前記活性エネルギーが付与された後の前記断面パターンが、前記描画台から転写される造形台と、を有し、前記描画面には、前記液状体に対する撥液性を示す領域である撥液領域と、前記撥液領域内で島状に独立し、前記液状体に対して前記撥液領域よりも親液性を示す領域である親液領域と、が設けられている、ことを特徴とする造形装置。
【００１４】
この適用例の造形装置は、吐出ヘッドと、描画台と、エネルギー付与装置と、造形台と、を有している。
吐出ヘッドは、活性エネルギーを受けることによって硬化が促進する液状体を吐出する。
描画台は、描画面を有している。描画面は、吐出ヘッドから吐出される液状体で、造形対象である立体の断面パターンが描画される面である。
エネルギー付与装置は、描画面に付着した液状体に活性エネルギーを付与する。
造形台には、断面パターンが描画台から転写される。
この造形装置では、描画面に、撥液領域と、親液領域と、が設けられている。撥液領域は、液状体に対する撥液性を示す領域である。親液領域は、液状体に対して撥液領域よりも親液性を示す領域である。親液領域は、撥液領域内で島状に独立している。
この造形装置では、描画面に撥液領域が設けられているので、断面パターンを描画台から剥離させやすくすることができる。また、親液領域が撥液領域内で島状に独立して設けられているので、描画面に液状体を塗布したときに、親液領域に液状体を保持させやすくすることができる。このため、撥液領域に液状体で断面パターンを描画したときの断面パターンの精度を高めやすくすることができる。この結果、造形対象の立体の精度を高めやすくすることができる。
【００１５】
［適用例５］上記の造形装置であって、前記液状体は、光の照射を受けることによって硬化が促進する性質である光硬化性を有しており、前記エネルギー付与装置は、前記液状体に前記光を照射する、ことを特徴とする造形装置。
【００１６】
この適用例では、液状体が光硬化性を有している。光硬化性は、光の照射を受けることによって硬化が促進する性質である。そして、エネルギー付与装置は、液状体に光を照射する。これにより、断面パターンを構成する液状体の硬化を促進させることができる。
【００１７】
［適用例６］上記の造形装置であって、前記吐出ヘッドは、前記液状体を液滴の状態で吐出する、ことを特徴とする造形装置。
【００１８】
この適用例では、吐出ヘッドが液状体を液滴の状態で吐出するので、液状体で断面パターンを描画することができる。
【００１９】
［適用例７］上記の造形装置であって、前記撥液領域内には、複数の前記親液領域が設けられており、前記複数の親液領域は、平面視で、第１方向に配列する複数の第１配列を構成しており、前記複数の第１配列は、平面視で、前記第１方向とは交差する方向である第２方向に並んでいる、ことを特徴とする造形装置。
【００２０】
この適用例では、撥液領域内に、複数の親液領域が設けられている。複数の親液領域は、平面視で、第１方向に配列する複数の第１配列を構成している。複数の第１配列は、平面視で、第１方向とは交差する方向である第２方向に並んでいる。
上記の構成により、複数の親液領域が規則的に散在するので、描画台からの断面パターンの剥離性を維持しつつ、断面パターンの精度を高めやすくすることができる。
【００２１】
［適用例８］上記の造形装置であって、前記撥液領域内には、複数の前記親液領域が設けられており、前記複数の親液領域は、平面視で、第１方向に配列する複数の第１配列を構成しており、前記複数の第１配列は、平面視で、前記第１方向とは交差する方向である第２方向にジグザグに並んでいる、ことを特徴とする造形装置。
【００２２】
この適用例では、撥液領域内に、複数の親液領域が設けられている。複数の親液領域は、平面視で、第１方向に配列する複数の第１配列を構成している。複数の第１配列は、平面視で、第１方向とは交差する方向である第２方向にジグザグに並んでいる。
上記の構成により、複数の親液領域が規則的に散在するので、描画台からの断面パターンの剥離性を維持しつつ、断面パターンの精度を高めやすくすることができる。
【００２３】
［適用例９］上記の造形装置であって、前記撥液領域内には、複数の前記親液領域が設けられており、前記複数の親液領域は、フィボナッチ数列を利用した螺旋を構成している、ことを特徴とする造形装置。
【００２４】
この適用例では、撥液領域内に、複数の親液領域が設けられている。複数の親液領域は、フィボナッチ数列を利用した螺旋を構成している。
上記の構成により、複数の親液領域が散在するので、描画台からの断面パターンの剥離性を維持しつつ、断面パターンの精度を高めやすくすることができる。
また、この造形装置では、平面視での２次元座標系において、複数の親液領域の直線的な規則性を解消しやすくすることができる。この結果、断面パターンの精度を高めやすくすることができる。
【００２５】
［適用例１０］上記の造形装置であって、前記親液領域は、前記撥液領域よりも突出している、ことを特徴とする造形装置。
【００２６】
［適用例１１］上記の造形装置であって、隣り合う前記親液領域同士間の隙間寸法が、前記吐出ヘッドから吐出される前記液滴の外径の１．２５倍以下の距離である、ことを特徴とする造形装置。
【００２７】
この適用例では、隣り合う親液領域同士間の隙間寸法が、吐出ヘッドから吐出される液滴の外径の１．２５倍以下の距離である。これにより、吐出ヘッドから吐出された液滴が隣り合う親液領域同士の間に着弾したときに、着弾した液滴が形成するドットを、隣り合う２つの親液領域でこれらの親液領域同士間の隙間に保持しやすくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態における造形システムの概略の構成を示す斜視図。
【図２】本実施形態における造形装置の概略の構成を示す斜視図。
【図３】本実施形態におけるキャリッジを図２中のＡ視方向に見たときの正面図。
【図４】本実施形態における吐出ヘッドの底面図。
【図５】図３中のＢ−Ｂ線における断面図。
【図６】本実施形態における造形装置において基板テーブルと露光装置とが重畳した状態を示す斜視図。
【図７】本実施形態における露光装置の光源を示す斜視図。
【図８】本実施形態における造形システムの概略の構成を示すブロック図。
【図９】本実施形態における複数の断面要素を説明する図。
【図１０】本実施形態における造形方法の流れを示す図。
【図１１】本実施形態における描画処理の流れを示す図。
【図１２】本実施形態における転写処理の流れを示す図。
【図１３】本実施形態における転写工程での基板と転写板との間の隙間を説明する図。
【図１４】本実施形態における転写工程において転写板に転写された断面パターンを説明する図。
【図１５】本実施形態における造形装置で造形される立体を示す図。
【図１６】本実施形態における描画面の一部を拡大した平面図。
【図１７】第１実施形態における基板での撥液領域及び親液領域の形成方法を説明する図。
【図１８】第２実施形態における基板の図１６中のＤ−Ｄ線における断面図。
【図１９】第２実施形態における基板の製造方法を説明する図。
【図２０】第１実施形態及び第２実施形態のそれぞれにおける複数の親液領域の配列の他の例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図面を参照しながら、実施形態について説明する。なお、各図面において、それぞれの構成を認識可能な程度の大きさにするために、構成や部材の縮尺が異なっていることがある。
本実施形態の造形システム１は、図１に示すように、コンピューター３と、造形装置５と、を有している。
コンピューター３は、造形対象である立体７の形状データから、複数の断面要素を抽出するための演算処理を行う。また、コンピューター３は、抽出した断面要素のデータ（以下、断面データと呼ぶ）を造形装置５に出力する。
造形装置５は、コンピューター３から出力される断面データに基づいて、断面要素に対応する断面パターンを描画し、描画した断面パターンを順次に積層することによって、立体７を造形する。
【００３０】
実施形態における造形装置５は、概略の構成を示す斜視図である図２に示すように、基板搬送装置１１と、キャリッジ１２と、キャリッジ搬送装置１３と、露光装置１５と、転写装置１７と、を有している。
キャリッジ１２には、ヘッドユニット１４が設けられている。
造形装置５では、ヘッドユニット１４と基板Ｗとの平面視での相対位置を変化させつつ、ヘッドユニット１４から液状体を液滴として吐出させることによって、基板Ｗの描画面１８に液状体で所望のパターンを描画することができる。本実施形態では、造形装置５は、コンピューター３（図１）から出力される断面データに基づいて、基板Ｗに断面パターンを描画する。
なお、図中のＹ方向は基板Ｗの移動方向を示し、Ｘ方向は平面視でＹ方向とは直交する方向を示している。また、Ｘ方向及びＹ方向によって規定されるＸＹ平面と直交する方向は、Ｚ方向として規定される。
【００３１】
基板搬送装置１１は、図２に示すように、定盤２１と、ガイドレール２３ａと、ガイドレール２３ｂと、テーブル２５と、を有している。
定盤２１は、例えば石などの熱膨張係数が小さい材料で構成されており、Ｙ方向に沿って延びるように据えられている。ガイドレール２３ａ及びガイドレール２３ｂは、定盤２１の上面２１ａ上に配設されている。ガイドレール２３ａ及びガイドレール２３ｂは、それぞれ、Ｙ方向に沿って延在している。ガイドレール２３ａとガイドレール２３ｂとは、互いにＸ方向に隙間をあけた状態で並んでいる。
テーブル２５は、ガイドレール２３ａ及びガイドレール２３ｂを挟んで定盤２１の上面２１ａに対向した状態で設けられている。テーブル２５は、定盤２１から浮いた状態でガイドレール２３ａ及びガイドレール２３ｂ上に載置されている。テーブル２５は、基板Ｗが載置される面である載置面２５ａを有している。載置面２５ａは、定盤２１側とは反対側（上側）に向けられている。テーブル２５は、ガイドレール２３ａ及びガイドレール２３ｂによってＹ方向に沿って案内され、定盤２１上をＹ方向に沿って往復移動可能に構成されている。
【００３２】
テーブル２５は、図示しない移動機構及び動力源によって、Ｙ方向に往復動可能に構成されている。移動機構としては、例えば、ボールねじとボールナットとを組み合わせた機構や、リニアガイド機構などが採用され得る。本実施形態では、テーブル２５をＹ方向に沿って移動させるための動力源として、後述する基板搬送モーターが採用されている。基板搬送モーターとしては、ステッピングモーター、サーボモーター、リニアモーターなどの種々のモーターが採用され得る。
基板搬送モーターからの動力は、移動機構を介してテーブル２５に伝達される。これにより、テーブル２５は、ガイドレール２３ａ及びガイドレール２３ｂに沿って、すなわちＹ方向に沿って往復移動することができる。つまり、基板搬送装置１１は、テーブル２５の載置面２５ａに載置された基板Ｗを、Ｙ方向に沿って往復移動させることができる。
また、基板搬送装置１１は、後述するテーブル位置検出装置を有している。テーブル位置検出装置は、テーブル２５のＹ方向における位置を検出する。テーブル位置検出装置での検出結果に基づいて、基板ＷのＹ方向における位置が把握され得る。
【００３３】
ヘッドユニット１４は、キャリッジ１２を図２中のＡ視方向に見たときの正面図である図３に示すように、ヘッドプレート３１と、吐出ヘッド３３と、を有している。
吐出ヘッド３３は、底面図である図４に示すように、ノズル面３５を有している。ノズル面３５には、複数のノズル３７が形成されている。なお、図４では、ノズル３７をわかりやすく示すため、ノズル３７が誇張され、且つノズル３７の個数が減じられている。
吐出ヘッド３３において、複数のノズル３７は、Ｙ方向に沿って配列する１２本のノズル列３９を構成している。１２本のノズル列３９は、Ｘ方向に互いに隙間をあけた状態で並んでいる。各ノズル列３９において、複数のノズル３７は、Ｙ方向に沿って所定のノズル間隔Ｐで形成されている。
【００３４】
以下において、１２本のノズル列３９のそれぞれが識別される場合に、ノズル列３９ａ、ノズル列３９ｂ、ノズル列３９ｃ、ノズル列３９ｄ、ノズル列３９ｅ、ノズル列３９ｆ、ノズル列３９ｇ、ノズル列３９ｈ、ノズル列３９ｉ、ノズル列３９ｊ、ノズル列３９ｋ、及びノズル列３９ｍという表記が用いられる。
吐出ヘッド３３において、ノズル列３９ａとノズル列３９ｂとは、互いにＹ方向にＰ／２の距離だけずれている。ノズル列３９ｃ及びノズル列３９ｄも、互いにＹ方向にＰ／２の距離だけずれている。同様に、ノズル列３９ｅ及びノズル列３９ｆも、互いにＹ方向にＰ／２の距離だけずれており、ノズル列３９ｇ及びノズル列３９ｈも、互いにＹ方向にＰ／２の距離だけずれている。同様に、ノズル列３９ｉ及びノズル列３９ｊも、互いにＹ方向にＰ／２の距離だけずれており、ノズル列３９ｋ及びノズル列３９ｍも、互いにＹ方向にＰ／２の距離だけずれている。
【００３５】
吐出ヘッド３３は、図３中のＢ−Ｂ線における断面図である図５に示すように、ノズルプレート４６と、キャビティープレート４７と、振動板４８と、複数の圧電素子４９と、を有している。
ノズルプレート４６は、ノズル面３５を有している。複数のノズル３７は、ノズルプレート４６に設けられている。
キャビティープレート４７は、ノズルプレート４６のノズル面３５とは反対側の面に設けられている。キャビティープレート４７には、複数のキャビティー５１が形成されている。各キャビティー５１は、各ノズル３７に対応して設けられており、対応する各ノズル３７に連通している。各キャビティー５１には、図示しないタンクから機能液５３が供給される。
【００３６】
振動板４８は、キャビティープレート４７のノズルプレート４６側とは反対側の面に設けられている。振動板４８は、Ｚ方向に振動（縦振動）することによって、キャビティー５１内の容積を拡大したり、縮小したりする。
複数の圧電素子４９は、それぞれ、振動板４８のキャビティープレート４７側とは反対側の面に設けられている。各圧電素子４９は、各キャビティー５１に対応して設けられており、振動板４８を挟んで各キャビティー５１に対向している。各圧電素子４９は、駆動信号に基づいて、伸張する。これにより、振動板４８がキャビティー５１内の容積を縮小する。このとき、キャビティー５１内の機能液５３に圧力が付与される。その結果、ノズル３７から、機能液５３が液滴５５として吐出される。吐出ヘッド３３による液滴５５の吐出法は、インクジェット法の１つである。インクジェット法は、塗布法の１つである。
【００３７】
上記の構成を有する吐出ヘッド３３は、図３に示すように、ノズル面３５がヘッドプレート３１から突出した状態で、ヘッドプレート３１に支持されている。
キャリッジ１２は、図３に示すように、ヘッドユニット１４を支持している。ここで、ヘッドユニット１４は、ノズル面３５がＺ方向の下方に向けられた状態でキャリッジ１２に支持されている。
なお、本実施形態では、縦振動型の圧電素子４９が採用されているが、機能液５３に圧力を付与するための加圧手段は、これに限定されず、例えば、下電極と圧電体層と上電極とを積層形成した撓み変形型の圧電素子も採用され得る。また、加圧手段としては、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズルから液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなども採用され得る。さらに、発熱体を用いてノズル内に泡を発生させ、その泡によって機能液に圧力を付与する構成も採用され得る。
【００３８】
本実施形態では、機能液５３として、活性エネルギーを受けることによって硬化が促進する液状体が採用されている。本実施形態では、活性エネルギーとして光が採用されている。つまり、本実施形態では、機能液５３は、光の照射を受けることによって硬化が促進する性質である光硬化性を有している。さらに、本実施形態では、機能液５３の硬化を促進させる光として紫外光が採用されている。
光の照射を受けることによって硬化が促進する機能液５３としては、樹脂材料に光硬化剤を添加したものなどが採用され得る。樹脂材料としては、例えば、アクリル系やエポキシ系の樹脂材料などが採用され得る。光硬化剤としては、例えば、ラジカル重合型の光重合開始剤や、カチオン重合型の光重合開始剤などが採用され得る。
ラジカル重合型の光重合開始剤としては、例えば、イソブチルベンゾインエーテルや、イソプロピルベンゾインエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインメチルエーテル、ベンジル、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ジエトキシアセトフェノン、クロロチオキサントン、イソプロピルチオキサントンなどが挙げられる。
また、カチオン重合型の光重合開始剤としては、例えば、アリールスルホニウム塩誘導体や、アリルヨードニウム塩誘導体、ジアゾニウム塩誘導体、トリアジン系開始剤などが挙げられる。
【００３９】
上記の構成を有する機能液５３に、顔料や染料等の色素や、親液性や撥液性等の表面改質材料などの機能性材料を添加することによって固有の機能を有する機能液５３を生成することができる。
顔料や染料等の色素を含有する機能液５３では、例えば、基板Ｗに描画する断面パターンをカラー表現することができる。以下において、顔料や染料等の色素を含有する機能液５３は、カラー塗料と呼ばれる。
また、機能液５３の成分としての樹脂材料に、例えば、光透過性を有する樹脂材料を採用することによって、光透過性を有する機能液５３を構成することができる。以下において、光透過性を有する機能液５３は、透光塗料と呼ばれる。このような光透過性を有する機能液５３は、例えば、クリアインクとしての用途が考えられる。
クリアインクの用途としては、例えば、画像を被覆するオーバーコート層としての用途や、画像を形成する前の下地層としての用途などが考えられる。以下において、下地層として適用される機能液５３は、下地塗料と呼ばれる。
下地塗料としては、透光塗料だけでなく、透光塗料に種々の顔料を添加した機能液５３を採用することもできる。
【００４０】
本実施形態では、機能液５３として、相互に色が異なる５種類のカラー塗料と、１種類の透光塗料とが採用されている。５種類のカラー塗料において、相互に異なる色は、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）及びホワイト（Ｗ）である。
なお、以下において、５種類の機能液５３を色ごとに識別する場合に、機能液５３Ｙ、機能液５３Ｍ、機能液５３Ｃ、機能液５３Ｋ、及び機能液５３Ｗという表記が用いられる。また、透光塗料に対応する機能液５３は、機能液５３Ｔという表記が用いられる。
本実施形態では、異なる５色のカラー塗料（機能液５３）が採用されているので、立体７におけるカラー表現が実現され得る。また、本実施形態では、透光塗料も採用されているので、光透過性を有する立体７を造形することができる。
吐出ヘッド３３において、前述した１２本のノズル列３９（図４）は、機能液５３の色ごとに区分されている。本実施形態では、ノズル列３９ａ及びノズル列３９ｂに属するノズル３７は、機能液５３Ｋを液滴５５として吐出する。ノズル列３９ｃ及びノズル列３９ｄに属するノズル３７は、機能液５３Ｃを液滴５５として吐出する。ノズル列３９ｅ及びノズル列３９ｆに属するノズル３７は、機能液５３Ｍを液滴５５として吐出する。ノズル列３９ｇ及びノズル列３９ｈに属するノズル３７は、機能液５３Ｙを液滴５５として吐出する。ノズル列３９ｉ及びノズル列３９ｊに属するノズル３７は、機能液５３Ｗを液滴５５として吐出する。ノズル列３９ｋ及びノズル列３９ｍに属するノズル３７は、機能液５３Ｔを液滴５５として吐出する。
【００４１】
キャリッジ搬送装置１３は、図２に示すように、架台６１と、ガイドレール６３と、キャリッジ位置検出装置６５と、を有している。
架台６１は、Ｘ方向に延在しており、基板搬送装置１１をＸ方向にまたいでいる。架台６１は、テーブル２５の定盤２１側とは反対側で、基板搬送装置１１に対向している。架台６１は、支柱６７ａと支柱６７ｂとによって支持されている。支柱６７ａ及び支柱６７ｂは、定盤２１を挟んでＸ方向に互いに対峙する位置に設けられている。支柱６７ａ及び支柱６７ｂは、それぞれ、テーブル２５よりもＺ方向の上方に突出している。これにより、架台６１とテーブル２５との間に隙間が保たれている。
【００４２】
ガイドレール６３は、架台６１の定盤２１側に設けられている。ガイドレール６３は、Ｘ方向に沿って延在しており、架台６１のＸ方向における幅にわたって設けられている。
前述したキャリッジ１２は、ガイドレール６３に支持されている。キャリッジ１２がガイドレール６３に支持された状態において、吐出ヘッド３３のノズル面３５は、Ｚ方向においてテーブル２５側に向いている。キャリッジ１２は、ガイドレール６３によってＸ方向に沿って案内され、Ｘ方向に往復動可能な状態でガイドレール６３に支持されている。なお、平面視で、キャリッジ１２がテーブル２５に重なっている状態において、ノズル面３５とテーブル２５の載置面２５ａとは、互いに隙間を保った状態で対向する。
キャリッジ位置検出装置６５は、架台６１とキャリッジ１２との間に設けられており、Ｘ方向に延在している。キャリッジ位置検出装置６５は、キャリッジ１２のＸ方向における位置を検出する。
【００４３】
キャリッジ１２は、図示しない移動機構及び動力源によって、Ｘ方向に往復動可能に構成されている。移動機構としては、例えば、ボールねじとボールナットとを組み合わせた機構や、リニアガイド機構などが採用され得る。また、本実施形態では、キャリッジ１２をＸ方向に沿って移動させるための動力源として、後述するキャリッジ搬送モーターが採用されている。キャリッジ搬送モーターとしては、ステッピングモーター、サーボモーター、リニアモーターなどの種々のモーターが採用され得る。
キャリッジ搬送モーターからの動力は、移動機構を介してキャリッジ１２に伝達される。これにより、キャリッジ１２は、ガイドレール６３に沿って、すなわちＸ方向に沿って往復移動することができる。つまり、キャリッジ搬送装置１３は、キャリッジ１２に支持されたヘッドユニット１４を、Ｘ方向に沿って往復移動させることができる。
【００４４】
露光装置１５は、基板Ｗに描画された断面パターンに紫外光を照射する装置である。露光装置１５は、定盤２１のＹ方向における一端側に設けられている。露光装置１５では、Ｚ方向における高さが、定盤２１の上面２１ａの高さ以下に抑えられている。
ガイドレール２３ａ及びガイドレール２３ｂは、それぞれ、露光装置１５のＹ方向における長さにわたって延びている。ガイドレール２３ａとガイドレール２３ｂとは、Ｘ方向に露光装置１５を挟んで互いに対峙している。
上記により、テーブル２５は、図６に示すように、平面視で、露光装置１５に重畳し得る。
【００４５】
露光装置１５は、図７に示すように、光源８１を有している。光源８１は、紫外光を発する。光源８１としては、例えば、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ等が採用され得る。
なお、本実施形態では、テーブル２５は、紫外光に対する光透過性を有している。従って、テーブル２５と露光装置１５とが、平面視で互いに重畳した状態において、露光装置１５からの紫外光は、テーブル２５に載置された基板Ｗに届き得る。このようなテーブル２５の材料としては、例えば、ガラスや石英などが採用され得る。
【００４６】
転写装置１７は、図２に示すように、支柱８３と、転写板８５と、昇降モーター８７と、を有している。
支柱８３は、平面視で、露光装置１５に重なる位置に設けられている。支柱８３は、Ｘ方向に定盤２１及び露光装置１５をまたいでいる。なお、テーブル２５と露光装置１５とが平面視で互いに重畳した状態において、テーブル２５と支柱８３との間に隙間が保たれている。
【００４７】
転写板８５は、平面視で、露光装置１５に重なる位置に設けられている。転写板８５は、支柱８３の梁部８３ａからＺ方向の下方に向かって吊り下げられている。転写板８５は、図示しない昇降機構によって、Ｚ方向に沿って昇降可能に構成されている。昇降機構としては、例えば、ボールねじとボールナットとを組み合わせた機構や、リニアガイド機構などが採用され得る。
【００４８】
昇降モーター８７は、転写板８５をＺ方向に沿って昇降させるための動力を発生させる。昇降モーター８７からの動力は、昇降機構を介して転写板８５に伝達される。これにより、転写板８５は、Ｚ方向に沿って昇降することができる。
また、転写装置１７は、後述する転写板位置検出装置を有している。転写板位置検出装置は、転写板８５のＺ方向における位置を検出する。転写板位置検出装置での検出結果に基づいて、転写板８５のＺ方向における位置が把握され得る。
【００４９】
造形装置５は、図８に示すように、上記の各構成の動作を制御する制御部１１１を有している。制御部１１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１３と、駆動制御部１１５と、メモリー部１１７と、を有している。駆動制御部１１５及びメモリー部１１７は、バス１１９を介してＣＰＵ１１３に接続されている。
また、造形装置５は、キャリッジ搬送モーター１２１と、基板搬送モーター１２３と、テーブル位置検出装置１２５と、転写板位置検出装置１２７と、を有している。
キャリッジ搬送モーター１２１、基板搬送モーター１２３、及び昇降モーター８７は、それぞれ、入出力インターフェース１３３とバス１１９とを介して制御部１１１に接続されている。また、キャリッジ位置検出装置６５、テーブル位置検出装置１２５及び転写板位置検出装置１２７も、それぞれ、入出力インターフェース１３３とバス１１９とを介して制御部１１１に接続されている。
【００５０】
キャリッジ搬送モーター１２１は、キャリッジ１２を駆動するための動力を発生させる。基板搬送モーター１２３は、テーブル２５を駆動するための動力を発生させる。
テーブル位置検出装置１２５は、テーブル２５のＹ方向における位置を検出する。転写板位置検出装置１２７は、転写板８５のＺ方向における位置を検出する。
なお、吐出ヘッド３３及び露光装置１５も、それぞれ、入出力インターフェース１３３とバス１１９とを介して制御部１１１に接続されている。また、コンピューター３も、入出力インターフェース１３３とバス１１９とを介して制御部１１１に接続されている。
【００５１】
ＣＰＵ１１３は、プロセッサーとして各種の演算処理を行う。駆動制御部１１５は、各構成の駆動を制御する。メモリー部１１７は、ＲＡＭ（Random Access Memory）や、ＲＯＭ（Read-Only Memory）などを含んでいる。メモリー部１１７には、造形装置５における動作の制御手順が記述されたプログラムソフト１３５を記憶する領域や、各種のデータを一時的に展開する領域であるデータ展開部１３７などが設定されている。データ展開部１３７に展開されるデータとしては、例えば、描画すべき断面パターンが示される断面データや、描画処理等のプログラムデータなどが挙げられる。
駆動制御部１１５は、モーター制御部１４１と、位置検出制御部１４３と、吐出制御部１４５と、露光制御部１４７と、を有している。
【００５２】
モーター制御部１４１は、ＣＰＵ１１３からの指令に基づいて、キャリッジ搬送モーター１２１の駆動と、基板搬送モーター１２３の駆動と、昇降モーター８７の駆動とを、個別に制御する。
位置検出制御部１４３は、ＣＰＵ１１３からの指令に基づいて、キャリッジ位置検出装置６５と、テーブル位置検出装置１２５と、転写板位置検出装置１２７とを、個別に制御する。
位置検出制御部１４３は、ＣＰＵ１１３からの指令に基づいて、キャリッジ位置検出装置６５にキャリッジ１２のＸ方向における位置を検出させ、且つ検出結果をＣＰＵ１１３に出力する。
【００５３】
また、位置検出制御部１４３は、ＣＰＵ１１３からの指令に基づいて、テーブル位置検出装置１２５にテーブル２５のＹ方向における位置を検出させ、且つ検出結果をＣＰＵ１１３に出力する。
また、位置検出制御部１４３は、ＣＰＵ１１３からの指令に基づいて、転写板位置検出装置１２７に転写板８５のＺ方向における位置を検出させ、且つ検出結果をＣＰＵ１１３に出力する。
吐出制御部１４５は、ＣＰＵ１１３からの指令に基づいて、吐出ヘッド３３の駆動を制御する。
露光制御部１４７は、ＣＰＵ１１３からの指令に基づいて、露光装置１５の光源８１の発光状態を個別に制御する。
【００５４】
上記の構成を有する造形システム１では、コンピューター３によって、造形対象である立体７の形状データから複数の断面要素が抽出される。立体７は、図９に示すように、複数の断面要素１６１によって構成される。複数の断面要素１６１を順次に重ねると、造形対象である立体７が構成される。つまり、複数の断面要素１６１は、それぞれ、造形対象である立体７の形状を構成する要素である。
コンピューター３は、抽出した複数の断面要素１６１に基づいて、複数の断面データを生成する。このとき、１つの断面要素１６１から１つの断面データが生成される。複数の断面データは、それぞれ、造形装置５に出力される。
【００５５】
ここで、本実施形態における造形方法の流れについて説明する。
本実施形態における造形方法は、図１０に示すように、断面データ生成工程Ｓ１と、描画工程Ｓ２と、転写工程Ｓ３と、を含む。
断面データ生成工程Ｓ１では、上述したように、造形対象である立体７の形状データから複数の断面データを生成する。断面データ生成工程Ｓ１では、コンピューター３によって、断面データの生成が行われる。
描画工程Ｓ２では、断面データに基づいて、基板Ｗの描画面１８に機能液５３で断面パターンを描画する。描画工程Ｓ２では、造形装置５によって、断面パターンの描画が行われる。なお、描画面１８は、図２に示すように、テーブル２５側とは反対側の面であり、ヘッドユニット１４側に向けられた面である。描画面１８は、機能液５３で断面パターンが描画される面である。
【００５６】
描画工程Ｓ２の後に、転写工程Ｓ３では、描画された断面パターンごとに、露光装置１５で断面パターンを露光しながら、断面パターンを基板Ｗの描画面１８から転写板８５に転写する。
なお、描画工程Ｓ２及び転写工程Ｓ３は、描画すべき新たな断面パターンの断面データが尽きるまで反復して行われる。これにより、転写板８５に立体７が形成され得る。
【００５７】
描画工程Ｓ２では、造形装置５の制御部１１１（図８）がコンピューター３から入出力インターフェース１３３及びバス１１９を介して断面データを取得すると、断面データごとにＣＰＵ１１３によって図１１に示す描画処理が実施される。
ここで、断面データでは、描画すべき断面パターンがビットマップ状に表現されている。基板Ｗへの断面パターンの描画は、吐出ヘッド３３を基板Ｗに対向させた状態で、吐出ヘッド３３と基板Ｗとを相対的に往復移動させながら、吐出ヘッド３３から液滴５５を所定周期で吐出させることによって行われる。
【００５８】
描画処理では、ＣＰＵ１１３は、まず、ステップＳ２１において、キャリッジ搬送指令をモーター制御部１４１（図８）に出力する。このとき、モーター制御部１４１は、キャリッジ搬送モーター１２１の駆動を制御して、キャリッジ１２を描画エリアの往路開始位置に移動させる。ここで、描画エリアは、図２に示すテーブル２５によってＹ方向に沿って描かれる軌跡と、吐出ヘッド３３によってＸ方向に沿って描かれる軌跡とが重なり合う領域である。往路開始位置は、キャリッジ１２を往復移動させるときの往路が開始する位置である。本実施形態では、往路開始位置は、Ｘ方向において、定盤２１の支柱６７ａ側に位置している。往路開始位置は、平面視で、定盤２１の外側に位置している。
次いで、ステップＳ２２において、ＣＰＵ１１３は、基板搬送指令をモーター制御部１４１（図８）に出力する。このとき、モーター制御部１４１は、基板搬送モーター１２３の駆動を制御して、基板Ｗを描画エリアに移動させる。
【００５９】
次いで、ステップＳ２３において、ＣＰＵ１１３は、キャリッジ走査指令をモーター制御部１４１（図８）に出力する。このとき、モーター制御部１４１は、キャリッジ搬送モーター１２１の駆動を制御して、キャリッジ１２の往復移動を開始させる。
ここで、キャリッジ１２の往復移動では、キャリッジ１２は、上述した往路開始位置と復路開始位置との間を往復移動する。つまり、往路開始位置から復路開始位置で折り返して往路開始位置に戻る経路がキャリッジ１２の１往復である。このため、本実施形態では、往路開始位置から復路開始位置に向かう経路がキャリッジ１２の往路である。他方で、復路開始位置から往路開始位置に向かう経路がキャリッジ１２の復路である。
なお、復路開始位置は、Ｘ方向に定盤２１（図２）を挟んで往路開始位置に対峙する位置である。復路開始位置は、平面視で、定盤２１の外側に位置している。このため、往路開始位置と復路開始位置とは、平面視で、定盤２１をＸ方向に挟んで互いに対峙している。
【００６０】
次いで、ステップＳ２４において、ＣＰＵ１１３は、吐出指令を吐出制御部１４５（図８）に出力する。このとき、吐出制御部１４５は、吐出ヘッド３３の駆動を制御して、断面データに基づいて、各ノズル３７から液滴５５を吐出させる。これにより、往路での描画が行われる。
次いで、ステップＳ２５において、ＣＰＵ１１３は、キャリッジ１２の位置が復路開始位置に到達したか否かを判定する。このとき、キャリッジ１２の位置が復路開始位置に到達した（Ｙｅｓ）と判定されると、処理がステップＳ２６に移行する。他方で、キャリッジ１２の位置が復路開始位置に到達していない（Ｎｏ）と判定されると、キャリッジ１２の位置が復路開始位置に到達するまで処理が待機される。
【００６１】
ステップＳ２６において、ＣＰＵ１１３は、吐出停止指令を吐出制御部１４５（図８）に出力する。このとき、吐出制御部１４５は、吐出ヘッド３３の駆動を停止して、各ノズル３７からの液滴５５の吐出を停止させる。これにより、往路での描画が終了する。
次いで、ステップＳ２７において、ＣＰＵ１１３は、改行指令をモーター制御部１４１（図８）に出力する。このとき、モーター制御部１４１は、基板搬送モーター１２３の駆動を制御して、基板ＷをＹ方向に移動（改行）させ、基板Ｗにおいてパターンを描画すべき新たな領域を描画エリアに移動させる。
次いで、ステップＳ２８において、ＣＰＵ１１３は、吐出指令を吐出制御部１４５（図８）に出力する。このとき、吐出制御部１４５は、吐出ヘッド３３の駆動を制御して、描画データに基づいて、各ノズル３７から液滴５５を吐出させる。これにより、復路での描画が行われる。
【００６２】
次いで、ステップＳ２９において、ＣＰＵ１１３は、キャリッジ１２の位置が往路開始位置に到達したか否かを判定する。このとき、キャリッジ１２の位置が往路開始位置に到達した（Ｙｅｓ）と判定されると、処理がステップＳ３０に移行する。他方で、キャリッジ１２の位置が往路開始位置に到達していない（Ｎｏ）と判定されると、キャリッジ１２の位置が往路開始位置に到達するまで処理が待機される。
ステップＳ３０において、ＣＰＵ１１３は、吐出停止指令を吐出制御部１４５（図８）に出力する。このとき、吐出制御部１４５は、吐出ヘッド３３の駆動を停止して、各ノズル３７からの液滴５５の吐出を停止させる。これにより、復路での描画が終了する。
【００６３】
次いで、ステップＳ３１において、ＣＰＵ１１３は、断面データに基づく断面パターンの描画が終了したか否かを判定する。このとき、断面パターンの描画が終了した（Ｙｅｓ）と判定されると、処理が終了する。他方で、断面パターンの描画が終了していない（Ｎｏ）と判定されると、処理がステップＳ３２に移行する。
ステップＳ３２において、ＣＰＵ１１３は、改行指令をモーター制御部１４１（図８）に出力してから、処理をステップＳ２４に移行させる。このとき、ステップＳ３２では、モーター制御部１４１は、基板搬送モーター１２３の駆動を制御して、基板ＷをＹ方向に移動（改行）させ、基板Ｗにおいてパターンを描画すべき新たな領域を描画エリアに移動させる。
【００６４】
転写工程Ｓ３では、断面データに基づく描画処理が終了すると、ＣＰＵ１１３によって図１２に示す転写処理が開始される。なお、転写処理は、断面データに基づく描画処理が実施されるごとに実施される。
転写処理では、ＣＰＵ１１３は、まず、ステップＳ５１において、基板搬送指令をモーター制御部１４１（図８）に出力する。このとき、モーター制御部１４１は、基板搬送モーター１２３の駆動を制御して、基板Ｗを露光エリアに移動させる。なお、露光エリアは、平面視で露光装置１５に重なる領域である。
【００６５】
次いで、ステップＳ５２において、ＣＰＵ１１３は、降下指令をモーター制御部１４１（図８）に出力する。このとき、モーター制御部１４１は、昇降モーター８７の駆動を制御して、転写板８５を降下させる。
ここで、断面データ生成工程Ｓ１（図１０）において、ｎ（ｎは、２以上の整数）個の断面要素１６１を抽出した場合を想定する。以下において、ｎ個の断面要素１６１のそれぞれを識別する場合、ｎ個の断面要素１６１は、図９に示すように、断面要素１６１j（ｊは、１〜ｎまでの整数）と表記される。ｎ個の断面要素１６１のそれぞれは、厚みｔを有している。ｎ個の断面要素１６１jを１番目からｎ番目まで順次に重ねると、造形対象である厚みＴの立体７が構成される。つまり、厚みＴと厚みｔとの間には、Ｔ＝ｎ×ｔの関係がある。
ステップＳ５２では、ｎ個の断面要素１６１の１〜ｎまでの番号ｊに応じて、転写板８５の降下位置が制御される。例えば、１番目の断面要素１６１であるときには、基板Ｗと転写板８５との間の隙間は、図１３に示すように、ｔの距離に制御される。つまり、ステップＳ５２では、番号ｊに応じて、基板Ｗと転写板８５との間の隙間がｊ×ｔの距離に制御される。
【００６６】
ステップＳ５２に次いで、ステップＳ５３において、ＣＰＵ１１３は、露光指令を露光制御部１４７（図８）に出力する。このとき、露光制御部１４７は、露光装置１５の光源８１の駆動を制御して、露光装置１５の光源８１を点灯させる。
ここで、本実施形態では、基板Ｗは、紫外光に対する光透過性を有している。従って、露光装置１５からの紫外光１６３は、図１３に示すように、テーブル２５及び基板Ｗを介して断面要素１６１に対応する断面パターン１６５に届き得る。このような基板Ｗの材料としては、例えば、ガラスや石英などが採用され得る。また、紫外光１６３としては、波長が２００ｎｍよりも長い紫外光が採用され得る。
なお、図１３では、構成をわかりやすく示すため、断面要素１６１（断面パターン１６５）にハッチングが施されている。
【００６７】
ステップＳ５３に次いで、ステップＳ５４において、ＣＰＵ１１３は、露光停止指令を露光制御部１４７（図８）に出力する。このとき、露光制御部１４７は、露光装置１５の光源８１の駆動を制御して、露光装置１５の光源８１を消灯させる。
次いで、ステップＳ５５において、ＣＰＵ１１３は、上昇指令をモーター制御部１４１（図８）に出力してから、処理を終了させる。このとき、ステップＳ５５では、モーター制御部１４１は、昇降モーター８７の駆動を制御して、転写板８５を上昇させる。これにより、露光された断面パターン１６５は、図１４に示すように、転写板８５に転写される。なお、以下において、断面パターン１６５を断面要素１６１jに対応させて個別に識別する場合には、断面パターン１６５jという表記が用いられる。
【００６８】
上述した描画処理と転写処理とを、ｎ番目の断面要素１６１nまで反復して実施することによって、ｎ個の断面パターン１６５が、図１５に示すように、断面パターン１６５1から断面パターン１６５nまで順次に転写板８５に重畳する。これにより、立体７が形成され得る。
ところで、本実施形態では、基板Ｗの描画面１８に、機能液５３に対する撥液性を示す領域である撥液領域が設けられている。これにより、転写工程Ｓ３において、基板Ｗから断面パターン１６５を剥離させやすくすることができる。
【００６９】
機能液５３に対する撥液性は、機能液５３に対して撥液性を示す材料で描画面１８にコーティングを施すことによって付与され得る。機能液５３に対して撥液性を示す材料としては、例えば、フッ素やフッ素化合物を含有する材料などが挙げられる。コーティングの方法としては、ガス中に曝す気相法や、液中に浸すディップ法、液を吹き付けるスプレー法、液を伸ばすスピンコート法などの種々の方法が採用され得る。
本実施形態では、フッ素化合物の１つであるフルオロアルキルシラン化合物を含む材料で、描画面１８にコーティングが施されている。
また、機能液５３に対する撥液性は、例えば、フッ素やフッ素化合物を含有するガスを用いたプラズマ処理を基板Ｗに施すことによっても付与され得る。
【００７０】
本実施形態では、基板Ｗは、描画面１８の一部を拡大した平面図である図１６に示すように、撥液領域１７１内に親液領域１７３が設けられている。撥液領域１７１は、上述したように、機能液５３に対する撥液性を示す領域である。親液領域１７３は、撥液領域１７１よりも機能液５３に対して親液性を示す領域である。
本実施形態では、複数の親液領域１７３が設けられている。複数の親液領域１７３は、それぞれ、撥液領域１７１内で島状に独立している。なお、図１６では、構成をわかりやすく示すため、撥液領域１７１にハッチングが施されている。
【００７１】
また、本実施形態では、複数の親液領域１７３がＸ'方向及びＹ'方向のそれぞれに配列している。Ｘ'方向及びＹ'方向は、互いに交差する方向であり、それぞれ、造形装置５におけるＸ方向及びＹ方向のそれぞれとは無関係である。本実施形態では、Ｘ'方向及びＹ'方向は、互いに直交している。
Ｙ'方向に配列する複数の親液領域１７３は、親液列１７５を構成している。Ｘ'方向に配列する複数の親液領域１７３は、親液行１７６を構成している。
Ｘ'方向に隣り合う親液領域１７３同士間の隙間寸法Ｆｘは、液滴５５の外径の１．２５倍以下に設定されている。また、Ｙ'方向に隣り合う親液領域１７３同士間の隙間寸法Ｆｙも、液滴５５の外径の１．２５倍以下に設定されている。
【００７２】
（第１実施形態）
第１実施形態における基板Ｗでの撥液領域１７１及び親液領域１７３の形成方法について説明する。
第１実施形態では、まず、描画面１８にフルオロアルキルシラン化合物を含む材料でコーティングを施すことによって、図１７に示すように、撥液領域１７４を形成する。このとき撥液領域１７４は、複数の島状領域１７７を包含している。島状領域１７７は、親液領域１７３が形成されるべき領域である。なお、図１７では、構成をわかりやすく示すため、撥液領域１７４にハッチングが施されている。
【００７３】
次いで、複数の島状領域１７７のそれぞれにおける撥液性を破壊することによって、図１６に示す複数の親液領域１７３を形成する。複数の島状領域１７７のそれぞれにおける撥液性を破壊する方法としては、紫外光を照射する方法や、レーザー光を照射する方法などが採用され得る。このとき、照射する紫外光として、波長が２００ｎｍよりも短い紫外光を採用することが好ましい。これは、前述した転写工程Ｓ３における紫外光１６３の照射を受けることによって撥液領域１７１が破壊されることを低く抑えやすくすることができるためである。
上記により、複数の親液領域１７３を内包する撥液領域１７１が形成され得る。
【００７４】
（第２実施形態）
第２実施形態における基板Ｗは、図１６中のＤ−Ｄ線における断面図である図１８に示すように、複数の親液領域１７３のそれぞれが、撥液領域１７１よりも突出している。つまり、第２実施形態における基板Ｗは、複数の凸部１７８を有している。そして、複数の凸部１７８のそれぞれにおける頂部が親液領域１７３とされている。
第２実施形態における基板Ｗの製造方法について説明する。
第２実施形態における基板Ｗの製造方法では、図１９（ａ）に示すように、まず、基板Ｗ'にレジストパターン１８１をパターニングする。基板Ｗ'は、基板Ｗのもととなる基板である。レジストパターン１８１は、凸部１７８（図１８）に対応する部位に設けられる。レジストパターン１８１は、スピンコート技術及びフォトリソグラフィー技術などを活用することによってパターニングされ得る。
【００７５】
レジストパターン１８１のパターニングに次いで、基板Ｗ'にエッチングを施すことによって、図１９（ｂ）に示すように、複数の凸部１８３を形成する。複数の凸部１８３は、それぞれ、基板面１８４よりも突出している。凸部１８３は、後に凸部１７８となる部位である。
次いで、フルオロアルキルシラン化合物を含む材料でコーティングを施すことによって、図１９（ｃ）に示すように、基板面１８４及び凸部１８３に撥液領域１８５を形成する。撥液領域１８５は、基板面１８４と、凸部１８３の頂部と、凸部１８３の側面部と、を包含している。
次いで、複数の凸部１８３の頂部をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法などで研磨することによって、図１８に示す複数の凸部１７８を形成する。
上記により、複数の親液領域１７３を内包する撥液領域１７１が形成され得る。
【００７６】
本実施形態において、機能液５３が液状体に対応し、基板Ｗが描画台に対応し、転写板８５が造形台に対応し、転写工程Ｓ３がエネルギー付与工程及び剥離工程に対応している。また、転写処理において、ステップＳ５３の処理がエネルギー付与工程に対応し、ステップＳ５５の処理が剥離工程に対応している。
また、第１実施形態及び第２実施形態のそれぞれにおいて、Ｙ'方向が第１方向に対応し、Ｘ'方向が第２方向に対応し、親液列１７５が第１配列に対応し、親液行１７６が第２配列に対応している。
【００７７】
本実施形態では、基板Ｗにおいて親液領域１７３が撥液領域１７１内で島状に独立して設けられている。このため、描画面１８に機能液５３を塗布したときに、親液領域１７３に機能液５３を保持させやすくすることができる。このため、撥液領域１７１に機能液５３で断面パターンを描画したときの断面パターンの精度を高めやすくすることができる。この結果、立体７の精度を高めやすくすることができる。
【００７８】
また、本実施形態では、基板Ｗにおいて、隙間寸法Ｆｘ及び隙間寸法Ｆｙが、それぞれ吐出ヘッド３３から吐出される液滴５５の外径の１．２５倍以下に設定されている。これによれば、隣り合う親液領域１７３同士の間に液滴５５が着弾したときに、着弾した液滴５５が形成するドットを、隣り合う２つの親液領域１７３でこれらの親液領域１７３同士間の隙間に保持しやすくすることができる。これにより、立体７の精度を一層高めやすくすることができる。
【００７９】
なお、第１実施形態及び第２実施形態では、それぞれ、基板Ｗにおいて、複数の親液領域１７３がＸ'方向及びＹ'方向のそれぞれに配列している。しかしながら、複数の親液領域１７３の配列は、これに限定されない。複数の親液領域１７３の配列としては、例えば、図２０に示すように、複数の親液領域１７３がＸ'方向にジグザグに並んだ配列も採用され得る。図２０に示す配列は、千鳥配列とも呼ばれる。
図２０に示す千鳥配列では、複数の親液列１７５がＸ'方向にジグザグに並んでいるともみなされ得る。また、図２０に示す千鳥配列では、複数の親液列１７５は、Ｕ方向に並んでいるともみなされ得る。Ｕ方向は、Ｘ'方向及びＹ'方向の双方に対して交差する方向である。
【００８０】
図２０に示す千鳥配列では、図１６に示す配列に比較して、Ｕ方向に隣り合う２つの親液領域１７３間の間隔を短くすることができる。このため、Ｕ方向に隣り合う親液領域１７３同士の間に液滴５５が着弾したときに、着弾した液滴５５が形成するドットを、隣り合う２つの親液領域１７３でこれらの親液領域１７３同士間の隙間に保持しやすくすることができる。これにより、立体７の精度を一層高めやすくすることができる。
【００８１】
また、図２０に示す千鳥配列では、Ｕ方向に隣り合う親液領域１７３同士間の隙間寸法Ｆｕを、液滴５５の外径の１．２５倍以下に設定することが好ましい。これによれば、Ｕ方向に隣り合う親液領域１７３同士の間に液滴５５が着弾したときに、着弾した液滴５５が形成するドットを、Ｕ方向に隣り合う２つの親液領域１７３でこれらの親液領域１７３同士間の隙間に保持しやすくすることができる。これにより、立体７の精度を一層高めやすくすることができる。
【００８２】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、それぞれ、基板Ｗにおいて、複数の親液領域１７３がＸ'方向及びＹ'方向のそれぞれに配列している。しかしながら、複数の親液領域１７３の配置形態は、これに限定されない。複数の親液領域１７３の配置形態としては、例えば、フィボナッチ数列を利用した螺旋状に配置する形態も採用され得る。
フィボナッチ数列は、１，１，２，３，５，８，１３，２１，３４，５５，８９，…という数列である。これを漸化式で表すと、下記（１）式で表される。
ｆ1＝１，ｆ2＝１，ｆi+2＝ｆi+1＋ｆi・・・（１）
【００８３】
フィボナッチ数列において、（ｆi-1）／（ｆi+1）×３６０度という角度を数列で表すと、ｉの数が大きくなるにつれて、角度の値は、黄金角（１３７．５０７８…）に近づいていく。
そして、Ｘ'方向及びＹ'方向で規定されるＸ'Ｙ'面において、下記（２）式で算出される座標（ｘ'，ｙ'）に親液領域１７３を配置すると、複数の親液領域１７３を、フィボナッチ数列を利用した螺旋状に配置することができる。
ｘ'＝ｒ×ｃｏｓ（θ×ｉ），ｙ'＝ｒ×ｓｉｎ（θ×ｉ）・・・（２）
【００８４】
上記（２）式において、θは、黄金角の値（１３７．５０７８…）である。また、ｉは、１以上の整数である。また、ｒは、下記（３）式によって表される。
ｒ＝ａ×√（ｉ）・・・（３）
上記（３）式において、ａは、比例定数であり、０よりも大きい任意の数である。
【００８５】
上述したフィボナッチ数列を利用して、複数の親液領域１７３を螺旋状に配置する形態では、Ｘ'Ｙ'面における任意の直線上に重なる複数の親液領域１７３において、隣り合う親液領域１７３同士間の間隔の規則性を排除しやすくすることができる。つまり、上述したフィボナッチ数列を利用して、複数の親液領域１７３を螺旋状に配置する形態では、Ｘ'Ｙ'面における任意の直線上に重なる複数の親液領域１７３において、隣り合う親液領域１７３同士間の間隔を不規則にすることができる。
この結果、描画工程Ｓ２において、複数の液滴５５が規則的に基板Ｗに着弾しても、複数の親液領域１７３の不規則性によって、断面パターン１６５に規則的なギザギザ（ジャギー）が発生することを低く抑えやすくすることができる。
【００８６】
また、本実施形態では、描画工程Ｓ２において、機能液５３を塗布する方法として、塗布法の１つであるインクジェット法が採用されている。しかしながら、塗布法は、インクジェット法に限定されず、ディスペンス法や、印刷法なども採用され得る。しかしながら、インクジェット法を採用することは、基板Ｗの任意の箇所に任意の量の機能液５３を塗布しやすい点で好ましい。
また、本実施形態では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック及びホワイトの５種類のカラー塗料が採用されている。しかしながら、カラー塗料の色は、これらの５種類に限定されない。カラー塗料の色としては、例えば、これらの５種類にライトシアンやライトマゼンタなどを加えた７種類等、１種類以上の任意の種類のカラー塗料が採用され得る。
【００８７】
また、本実施形態では、機能液５３の硬化を促進させるための活性エネルギーとして光が採用されているが、活性エネルギーは、光に限定されず、例えば、熱も採用され得る。つまり、機能液５３としては、加熱を受けることによって硬化が促進する性質である熱硬化性を有する機能液５３も採用され得る。
また、本実施形態では、造形装置５が基板Ｗを有する構成が例示されているが、造形装置５の構成は、これに限定されない。造形装置５の構成としては、例えば、基板Ｗを省略した構成も採用され得る。そして、この構成では、テーブル２５に断面パターン１６５が描画される。このため、この構成では、載置面２５ａが描画面１８に対応する。また、基板Ｗが省略された造形装置５では、テーブル２５が描画台に対応する。
【符号の説明】
【００８８】
１…造形システム、３…コンピューター、５…造形装置、７…立体、１４…ヘッドユニット、１５…露光装置、１７…転写装置、１８…描画面、２５…テーブル、２５ａ…載置面、３３…吐出ヘッド、３５…ノズル面、３７…ノズル、３９…ノズル列、５３…機能液、５５…液滴、８１…光源、８５…転写板、８７…昇降モーター、１２１…キャリッジ搬送モーター、１２３…基板搬送モーター、１６１…断面要素、１６３…紫外光、１６５…断面パターン、１７１…撥液領域、１７３…親液領域、１７８…凸部、Ｗ…基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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