(57)【要約】【課題】表面に形成されている凹凸と内部に形成されている空隙との少なくともいずれか一方をもつ立体構造物を長尺に製造する立体構造物製造設備及び方法を提供する。【解決手段】ベルト１４は送り機構２４により第１方向に間欠的に送られる。データ生成部３３は、フィルム１０をブロックに分割し、ブロックの各層の層データを生成する。ブロックの上側の層よりも下側の層が第２方向に突出した状態にフィルム１０はブロックに分割される。吐出ヘッド１５は、面内走査と、この面内走査ごとに積層方向移動とを行い、面内走査の間に１層分の層データに基づいて造形材料を吐出することにより１層の層を形成する。積層方向移動ごとに吐出ヘッド１５を駆動する層データを上側の層データに切り替えて、層を積層したブロックを形成する。ベルト１４が第１方向に送られるごとに層データのブロックを順次に切替え、ブロックを第１方向に順次に繋げて形成する。【選択図】図４
2016068466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に形成された凹凸と内部に形成された空隙との少なくともいずれか一方を有する立体構造物を造形材料により製造する立体構造物製造装置において、
前記立体構造物が形成される造形面を有し、前記造形面に平行な第１方向に移動自在な支持体と、
前記支持体を前記第１方向に間欠的に送る送り機構と、
前記立体構造物を前記第１方向で複数のブロックに分割し、前記ブロックごとに、前記造形面と直交する積層方向に積層されて前記ブロックを形成する各層のそれぞれを形成するための層データを前記立体構造物の形状データに基づいて生成するデータ生成部と、
前記造形材料を吐出する吐出口が前記造形面に対向して設けられた吐出ヘッドと、
前記造形面に平行な平行面内で前記吐出ヘッドを移動する面内走査と、面内走査ごとに前記層の厚みだけ前記吐出ヘッドを前記積層方向に移動する積層方向移動とを行うヘッド移動機構と、
前記層データに基づいて前記吐出ヘッドを駆動し前記造形材料を吐出させるヘッド駆動部と、
前記吐出ヘッドの面内走査の間に前記ブロックの１層分の前記層データに基づいて前記吐出ヘッドを駆動させることにより１層の前記層を形成させ、前記積層方向移動ごとに前記吐出ヘッドを駆動する前記層データを上側の前記層データに切り替えることにより、前記造形面上に前記層を積層した前記ブロックを形成し、前記支持体が前記第１方向に送られるごとに、前記吐出ヘッドを駆動する前記層データの前記ブロックを順次に切替えることにより、前記造形面上に複数のブロックを前記第１方向に順次に繋げて形成させる制御部と、
を備え、
前記データ生成部は、前記ブロックの上側の前記層よりも下側の前記層が前記第１方向と逆の第２方向に突出した状態に前記立体構造物を複数の前記ブロックに分割することを特徴とする立体構造物製造装置。
【請求項２】
表面に形成された凹凸と内部に形成された空隙との少なくともいずれか一方を有する立体構造物を造形材料により製造する立体構造物製造方法において、
前記立体構造物が形成される造形面を有する支持体を、前記造形面に平行な第１方向に間欠的に送る送り工程と、
前記立体構造物を前記第１方向で複数のブロックに分割し、前記ブロックごとに、前記造形面と直交する積層方向に積層されて前記ブロックを形成する各層のそれぞれを形成するための層データを前記立体構造物の形状データに基づいて生成するデータ生成工程と、
前記造形材料を吐出する吐出口が前記造形面に対向して設けられた吐出ヘッドを、前記造形面に平行な平行面内で移動する面内走査と、面内走査ごとに前記層の厚みだけ前記吐出ヘッドを前記積層方向に移動する積層方向移動とを行い、前記吐出ヘッドの面内走査の間に、前記ブロックの１層分の前記層データに基づいて前記吐出ヘッドを駆動して前記造形材料を吐出することにより１層の前記層を形成させ、前記積層方向移動ごとに前記吐出ヘッドを駆動する前記層データを上側の前記層データに切り替えることにより、前記造形面上に前記層を積層した前記ブロックを形成し、前記支持体が前記第１方向に送られるごとに、前記吐出ヘッドを駆動する前記層データの前記ブロックを順次に切替えることにより、前記造形面上に複数のブロックを前記第１方向に順次に繋げて形成させる形成工程と、
を有し、
前記データ生成工程は、前記ブロックの上側の前記層よりも下側の前記層が前記第１方向と逆の第２方向に突出した状態に前記立体構造物を複数の前記ブロックに分割することを特徴とする立体構造物製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体構造物製造装置、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルム面に微細な多数の穴が規則的に配列して形成されたことで、ハニカム構造とされたフィルム（以下、ハニカム構造フィルムと称する）がある。ハニカム構造フィルムは、例えば、結露法と呼ばれる自己組織化を利用した方法で製造される。結露法は、例えば、疎水性のポリマーが溶媒に溶けている溶液を、支持体上に流延（キャスト）して流延膜を形成し、この流延膜上に周辺の雰囲気中の水分を結露させ、溶媒と生じた水滴とを蒸発させる方法である（例えば、特許文献１参照）。この方法では、水滴が穴を形成するためのテンプレート（鋳型）として機能する。
【０００３】
内部に空隙が形成されていたり、表面に凹凸が形成されているなどの複雑な三次元構造をもつ立体構造物を製造方法として、立体構造物の各部分を層状に形成し、積層することで製造する手法が知られている。このような手法には、熱可塑性の樹脂（ポリマー）を用いて立体構造物を製造する装置及び方法（例えば、特許文献２参照）、インクあるいは特定の光により硬化する材料を用いて立体構造物を製造する装置及び方法（例えば、特許文献３，４参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９１３６７号公報
【特許文献２】特開平３−１５８２２８号公報
【特許文献３】特表２００３−５３５７１２号公報
【特許文献４】特表平１０−５１３１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１などに記載される結露法は、複数の穴を均一なサイズ及び形状に形成する点、多数の穴を極めて規則的に並んだ状態で形成する点等で優れている。しかし、上記のように結露により生じる水滴のテンプレート機能を利用することから、例えば形成される穴のサイズには限界がある。また、結露法によると、内部には空隙が形成されフィルム面は平滑なフィルムを製造することは難しい。また、特許文献２〜４に記載される装置や方法は、製造することができる立体構造物の形状に一定の自由度はあるものの、長尺に製造することはできない。
【０００６】
そこで、本発明は、表面に形成されている凹凸と内部に形成されている空隙との少なくともいずれか一方をもつ立体構造物を長尺に製造する立体構造物製造装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の立体構造物製造装置は、支持体と、送り機構と、データ生成部と、吐出ヘッドと、ヘッド移動機構と、ヘッド駆動部と、制御部とを備え、表面に形成された凹凸と内部に形成された空隙との少なくともいずれか一方を有する立体構造物を造形材料により製造する。支持体は、立体構造物が形成される造形面を有し、この造形面に平行な第１方向に移動自在である。送り機構は、支持体を第１方向に間欠的に送る。データ生成部は、立体構造物を第１方向で複数のブロックに分割し、ブロックごとに、造形面と直交する積層方向に積層されてブロックを形成する各層のそれぞれを形成するための層データを立体構造物の形状データに基づいて生成する。吐出ヘッドは、造形材料を吐出する吐出口が造形面に対向して設けられている。ヘッド移動機構は、造形面に平行な平行面内で吐出ヘッドを移動する面内走査と、面内走査ごとに層の厚みだけ吐出ヘッドを積層方向に移動する積層方向移動とを行う。ヘッド駆動部は、層データに基づいて吐出ヘッドを駆動し造形材料を吐出させる。制御部は、吐出ヘッドの面内走査の間にブロックの１層分の層データに基づいて吐出ヘッドを駆動させることにより１層の層を形成させ、積層方向移動ごとに吐出ヘッドを駆動する層データを上側の層データに切り替えることにより、造形面上に層を積層したブロックを形成し、支持体が第１方向に送られるごとに、吐出ヘッドを駆動する層データのブロックを順次に切替えることにより、造形面上に複数のブロックを第１方向に順次に繋げて形成させる。前述のデータ生成部は、ブロックの上側の層よりも下側の層が第１方向と逆の第２方向に突出した状態に立体構造物を複数のブロックに分割する。
【０００８】
本発明の立体構造物製造方法は、送り工程と、データ生成工程と、形成工程とを有し、表面に形成された凹凸と内部に形成された空隙との少なくともいずれか一方を有する立体構造物を造形材料により製造する。送り工程は、立体構造物が形成される造形面を有する支持体を、造形面に平行な第１方向に間欠的に送る。データ生成工程は、立体構造物を第１方向で複数のブロックに分割し、ブロックごとに、造形面と直交する積層方向に積層されてブロックを形成する各層のそれぞれを形成するための層データを立体構造物の形状データに基づいて生成する。形成工程は、造形材料を吐出する吐出口が造形面に対向して設けられた吐出ヘッドを、造形面に平行な平行面内で移動する面内走査と、面内移走査ごとに層の厚みだけ吐出ヘッドを積層方向に移動する積層方向移動とを行い、吐出ヘッドの面内走査の間に、ブロックの１層分の層データに基づいて吐出ヘッドを駆動して造形材料を吐出することにより１層の層を形成させ、積層方向移動ごとに吐出ヘッドを駆動する層データを上側の層データに切り替えることにより、造形面上に層を積層したブロックを形成し、支持体が第１方向に送られるごとに、吐出ヘッドを駆動する層データのブロックを順次に切替えることにより、造形面上に複数のブロックを第１方向に順次に繋げて形成させる。前述のデータ生成工程は、ブロックの上側の層よりも下側の層が第１方向と逆の第２方向に突出した状態に立体構造物を複数のブロックに分割する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、表面に形成されている凹凸と内部に形成されている空隙との少なくともいずれか一方をもつ立体構造物を長尺に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態で製造されるフィルムの平面図である。
【図２】本実施形態で製造されるフィルムの厚み方向での断面図である。
【図３】フィルムとフィルムを分割したブロックと積層とに関する説明図である。
【図４】本発明を実施した立体構造物製造装置の概略図である。
【図５】ヘッドユニットの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１及び図２に示すように、本実施形態で製造される立体構造物としてのフィルム１０は、表面及び背面に開口する複数の穴１１を有し、表面に凹凸が形成されたものとなっている。表面に開口する各穴１１は、任意の１つの穴１１を中心にした六角形の各頂点に周囲の６個の穴１１が配されたいわゆるハニカム状の配列になっている。背面に開口する各穴１１についても同様であり、ハニカム状に配列されている。表面に開口する各穴１１と背面に開口する各穴１１とは独立しており、フィルム１０の内部で繋がっていない。
【００１２】
フィルム１０は、一定の幅で、幅方向に直交する長手方向に延ばすように製造される。図１，図２、及び後述の図３においては、フィルム１０の長手方向を矢線Ｘ、幅方向を矢線Ｙ、厚み方向を矢線Ｚで示す。フィルム１０の厚み、すなわち厚み方向Ｚでの長さは１５０μｍ、穴１１の直径は１４０μｍ、穴１１の深さは７０μｍ程度になっている。なお、図１では、フィルム１０のサイズに対して穴１１のサイズを大きく誇張して描いてある。また、製造する立体構造物の形状は上記のものに限られない。例えば、内部に空隙が形成されたフィルムや、表面から背面に貫通した孔を有するものなどでもよく、幅、長さ、厚み等も特に限定されない。
【００１３】
図３に示すように、フィルム１０は、厚み方向に直交する断面での面形状をもつ層１２を厚み方向で複数積層したものである。層１２の積層数は、フィルム１０の厚みと層１２の厚みとから決まる。フィルム１０は、フィルム１０を長手方向に分割した複数のブロックＢＬを、長手方向で順次に繋げて形成することで製造される。各ブロックＢＬは、複数の層１２ａを積層したものとして構成されている。なお、フィルム１０の層１２は、各ブロックＢＬの同じ高さにある層１２ａを一体にしたものである。
【００１４】
各ブロックＢＬは、上側の層１２ａよりも下側の層１２ａが後述するベルト１４（図４参照）の走行方向とは逆の方向に突出した状態に分割したものである。この突出させる方向は、形成済みの１つのブロックＢＬから繋げられる他のブロックＢＬの方向である。また、この例では、ブロックＢＬごとの各層１２ａの長さが一定の分割長さＬとなるように分割している。ただし、分割長さＬは互いに異なっていてもよい。なお、層１２ａは、フィルム１０の穴１１等の空間部分を含めた概念である。
【００１５】
任意の層１２ａにおける１層上側の層１２ａに対する突出長ΔＬは、ブロックＢＬを繋げて形成する際に、後述する吐出ヘッド１５と既に形成されているブロックＢＬとが干渉しないように、ヘッド本体１５ａのサイズ、ヘッド本体１５ａにおける吐出口１５ｂの位置などに基づいて決めてある。この例では、突出長ΔＬを一定な長さにしてある。ただし、突出長ΔＬは互いに異なっていてもよい。
【００１６】
図４において、立体構造物製造装置２０は、上記のフィルム１０を製造する。支持体としてのベルト１４は、環状に形成されており、駆動ローラ２２と従動ローラ２３とに巻き掛けられている。駆動ローラ２２は、送り機構２４により回転され、従動ローラ２３はベルト１４の走行に従動して回転する。駆動ローラ２２が送り機構２４で回転されることによって、ベルト１４が図４における時計方向に循環走行する。送り機構２４は、駆動ローラ２２を所定の角度ずつ間欠的に回転する。これにより、ベルト１４は、分割長さＬごとに間欠送りされる。フィルム１０は、ベルト１４の走行方向（送り方向）である第１方向とは逆の第２方向に延ばして長く形成される。第２方向は、ベルト１４が走行する方向に向かって後方向である。なお、以降の説明においては、ベルト１４が走行する方向に向かって前の方向を前方向と称し、前方向と後方向とを合わせて前後方向と称する。この前後方向は、フィルム１０の長手方向に一致するので、図４及び後述の図５においては図１〜図３での矢線Ｘを共通して用いる。
【００１７】
ベルト１４の表面は、平坦な造形面１４ａとなっており、層１２ａが積層される。この例では、支持体として環状のベルト１４を用いて、ベルト１４よりも長いフィルム１０を製造する。支持体よりも短いフィルム１０を製造する場合には、例えば板状の支持体を用い、この支持体の造形面としての表面にフィルム１０の全てを形成すればよい。このように、支持体は、造形面に平行な方向に移動自在なものであれば形状は限定されない。
【００１８】
造形面１４ａが上に向いた造形エリアには、ヘッドユニット２６が配置されている。造形エリアでは、造形面１４ａは水平になっている。ヘッドユニット２６は、吐出ヘッド１５と、ヘッド移動機構２７と、一対の光源部２８とを有している。
【００１９】
吐出ヘッド１５は、ヘッド本体１５ａ（図３参照）とそのヘッド本体１５ａの下面に設けられ、造形面１４ａに対向した吐出口１５ｂ（図３参照）とを有している。この吐出ヘッド１５は、吐出口１５ｂからフィルム１０を形成するための造形材料２９（図３参照）を吐出する。吐出ヘッド１５は、走行方向についての前後方向（Ｘ方向）、ベルト１４及びフィルム１０の幅方向（Ｙ方向）、上下方向（Ｚ方向）に移動自在である。この例では、造形エリアでは、前後方向がフィルム１０の長手方向となり、上下方向が造形面１４ａに直交する層１２ａを積層する積層方向となる。
【００２０】
ヘッド移動機構２７は、吐出ヘッド１５を前後方向、幅方向、上下方向にそれぞれ移動して空間走査を行う。空間走査は、吐出ヘッド１５を造形面１４ａに平行な平行面内で移動させる面内走査と、上下方向の移動（以下、積層方向移動と称する）とにより行われる。
【００２１】
面内走査は、層１２ａを形成するための吐出ヘッド１５の移動である。この面内走査では、吐出ヘッド１５の１回の幅方向の移動ごとに、吐出ヘッド１５を後方向（走行方向とは逆方向）に１ステップ分移動する動作を繰り返す。吐出ヘッド１５の１回の幅方向への移動長は、フィルム１０の幅と同じ長さである。また、吐出ヘッド１５の後方向への１ステップ分の移動長は、１回の幅方向の移動で吐出ヘッド１５が形成する層１２ａの前後方向の長さと同じである。この面内走査を１回行う間に、１層の層１２ａを形成する。ヘッド移動機構２７は、１回の面内走査を行うごとに、吐出ヘッド１５を層１２ａの厚み分だけ上方向に移動する。これにより、層１２ａが積層される。ヘッド移動機構２７は、ベルト１４が分割長さＬを送られるごとに１回の空間走査を行う。
【００２２】
一対の光源部２８は、前後方向に吐出ヘッド１５を挟む位置にそれぞれ配されており、吐出ヘッド１５とともに、前後方向に移動する。各光源部２８は、幅方向に延びた紫外線ランプ２８ａと反射板２８ｂとを有している。光源部２８は、紫外線ランプ２８ａからの紫外線を造形材料２９に照射する。これにより、吐出ヘッド１５から吐出された造形材料２９を硬化させる。
【００２３】
立体構造物製造蔵置２０は、本実施形態のように材料供給部３１を備えることが好ましく、この材料供給部３１は、造形材料２９を吐出ヘッド１５に供給する。造形材料２９は、特定波長の光、この例では紫外線の照射によって硬化する光硬化性化合物を用いている。光硬化性化合物は、光の照射により重合反応が進んで光硬化樹脂（ポリマー）を生成するものである。
【００２４】
光硬化樹脂としては、ウレタンアクリレート系、エポキシ系、エポキシアクリレート系、エステルアクリレート系、アクリレート系の各樹脂（ポリマー）が挙げられる。光硬化性化合物は、光照射により重合反応する重合性基をもつものであれば、モノマーとオリゴマーとポリマーとのいずれであってもよい。光硬化性化合物の粘度は低い方が好ましい。
【００２５】
フィルム１０の立体的な形状を表す形状データは、コンピュータなどで作成され、データ記憶部３２に書き込まれる。データ記憶部３２に記憶されている形状データを書き換えることにより、別の立体構造を有する立体構造物をつくることもできる。立体構造物製造装置２０はデータ生成部３３を備えており、形状データは、データ記憶部３２から読み出されてデータ生成部３３に送られる。なお、この例のようにフィルム１０が単位構造の繰り返しである場合には、単位構造を形状データとしてデータ記憶部３２に記憶しておき、記憶している形状データを繰り返し読み出してデータ生成部３３に送ってもよい。別の立体構造有する立体構造物をつくる場合に、その立体構造物が互いに異なる複数の構造単位の繰り返しである場合には、それら複数の単位構造を形状データとしてデータ記憶部３２に記憶しておき、記憶している形状データを繰り返し読み出してデータ生成部３３に送ってもよい。
【００２６】
データ生成部３３は、形状データに基づいて層１２ａを形成するための層データを生成する。データ生成部３３は、フィルム１０をベルト１４の走行方向で一方の端部側から順番に、すなわち前端から後方に向かって複数のブロックＢＬに分割し、ブロックＢＬごとに、ブロックＢＬを構成する各層１２ａのそれぞれを形成するための層データを生成する。データ生成部３３は、ブロックＢＬに分割する際には、各ブロックＢＬについて、上側の層１２ａよりも下側の層１２ａが後方向に突出した状態にする。これにより、１つのブロックＢＬに続けて次のブロックＢＬを形成する際に、吐出ヘッド１５が既に形成されたブロックＢＬと干渉することを防止する。また、データ生成部３３は、上述のように各層１２ａの長さが一定の分割長さＬとなるように分割する。なお、フィルム１０の前後方向の両端部では、一部の層１２ａの長さは、分割長さＬよりも短くなる。
【００２７】
ヘッド駆動部３４は、ヘッド移動機構２７による吐出ヘッド１５の面内走査に同期させて、層データに基づいて吐出ヘッド１５を駆動する。これにより、穴１１となる部分以外で造形材料２９を吐出するように吐出ヘッド１５が駆動される。
【００２８】
制御部３５は、立体構造物製造装置２０の各部を制御する。１回の空間走査で１つのブロックＢＬの各層データに基づいて吐出ヘッド１５を駆動する。これにより、ブロックＢＬを形成する。この制御部３５は、１回の面内走査の間に、ヘッド駆動部３４を介して１つの層データで吐出ヘッド１５を駆動させて１層分の層１２ａを形成させる。また、制御部３５は、積層方向移動ごとに吐出ヘッド１５を駆動する層データを上側の層１２ａの層データに切り替えることにより、層１２ａを積層したブロックＢＬを形成する。
【００２９】
ベルト１４が走行方向に送られるごと、すなわち１個のブロックＢＬの形成が完了するごとに、制御部３５は、フィルム１０の最初に形成される側の一方の端部側のブロックＢＬから順番に、各ブロックＢＬの層データをデータ生成部３３からヘッド駆動部３４に送る。例えば、Ｎ番目のブロックＢＬの形成が完了してベルト１４が走行方向に送られると、Ｎ＋１番目のブロックＢＬの各層データがヘッド駆動部３４に送られる。このように、制御部３５は、データ生成部３３からヘッド駆動部３４に入力される層データを順次に切替える。これにより、造形面１４ａ上に複数のブロックＢＬを後方向に順次に繋げて形成する。
【００３０】
造形エリアの下流側（図１中左側）にはガイドローラ３６が配されている。ベルト１４上のフィルム１０は、ガイドローラ３６に掛けられており、その下流側がベルト１４の走行に同期して上方に搬送される。これにより、フィルム１０がベルト１４から剥がされる。ただし、ガイドローラ３６は必ずしも設けられていなくてもよく、他の剥ぎ取り手法によりフィルム１０をベルト１４から剥がしてもよい。
【００３１】
図５において、ヘッドユニット２６は、一対の第１ガイドレール４３、キャリッジ４４、モータ部４５を有する。各第１ガイドレール４３は前後方向に延びており、一対の第１ガイドレール４３は、ベルト１４の幅方向において互いに間隔をあけて配されている。キャリッジ４４は、一対の可動部４６、第２ガイドレール４７、第３ガイドレール４８、上述の吐出ヘッド１５及び光源部２８を有している。
【００３２】
一対の可動部４６は、それぞれ前後方向に移動自在に第１ガイドレール４３の内側に取り付けられている。一対の可動部４６の間に第２ガイドレール４７が設けられている。この第２ガイドレール４７は、幅方向に沿って配されている。第３ガイドレール４８は、幅方向に移動自在に第２ガイドレール４７に取り付けられており、吐出ヘッド１５を上下方向に移動自在に支持している。
【００３３】
モータ部４５は、モータ（図示無し）やギヤトレイン（図示無し）等で構成されており、モータの駆動力をキャリッジ４４に伝達する。この駆動力で、キャリッジ４４は、第１ガイドレール４３に沿って前後方向に移動し、第３ガイドレール４８が第２ガイドレール４７に沿って幅方向に移動し、さらに吐出ヘッド１５が第３ガイドレール４８に沿って上下方向に移動する。これら３方向の移動により空間走査を行う。
【００３４】
吐出ヘッド１５の可動長は、前後方向では、形成する層１２ａの前後方向の最大の長さ以上、この例では分割長さＬ以上あればよい。また、幅方向では、形成する層１２ａの幅方向の最大の長さ以上あればよい。さらに、上下方向では、吐出口１５ｂがほぼ造形面１４ａの高さからフィルム１０の厚み以上に移動できればよい。
【００３５】
各光源部２８は、一対の可動部４６に固定されており、吐出ヘッド１５と一体に前後方向に移動する。これにより、吐出ヘッド１５から吐出された造形材料２９を順次硬化させる。
【００３６】
次に上記構成の作用について説明する。まず、フィルム１０の形状データがコンピュータなどで作成されて、データ記憶部３２に書き込まれる。この後、データ記憶部３２から形状データが読み出されてデータ生成部３３に送られる。また、吐出ヘッド１５に材料供給部３１から造形材料２９が供給され、さらには各光源部２８が点灯した状態にされる。制御部３５は、ヘッド移動機構２７を介して、吐出ヘッド１５を、面内走査の初期位置、及び最下層の層１２ａを形成する高さに移動する。なお、吐出ヘッド１５の初期位置は、例えば矩形の面内走査の範囲の４隅のうちのいずれか１箇所である。
【００３７】
データ生成部３３は、形状データが入力されると、この形状データに基づいて、ベルト１４の前端から後方に向けて順番にフィルム１０を複数のブロックＢＬに分割し、ブロックＢＬごとに各層１２ａに対応した層データを順次に生成する（データ生成工程）。この層データの生成に際しては、ブロックＢＬ内の各層１２ａについて上側の層１２ａよりも下側の層１２ａが突出長ΔＬだけ後方向に突出した状態になるようにブロックＢＬの分割を行う。この後、制御部３５の制御の下、生成された層データがブロックＢＬごとにヘッド駆動部３４に順番に送られる。
【００３８】
ヘッド駆動部３４に１番目のブロックＢＬの各層データが入力されると、ヘッド移動機構２７による面内走査が開始される。また、ヘッド駆動部３４により、面内走査に同期して、１番目のブロックＢＬの１層目（最下層）の層データに基づいて吐出ヘッド１５が駆動される。これにより、吐出ヘッド１５による造形材料２９の吐出が制御され、造形面１４ａ上に１層目の造形材料２９の層１２ａが形成される。吐出ヘッド１５から吐出された造形材料２９は、光源部２８からの紫外線が照射されることにより硬化する。
【００３９】
１層目の層１２ａの形成が完了すると、吐出ヘッド１５は、ヘッド移動機構２７によって退避位置にまで上昇される。この退避位置は、例えば最上層の層１２ａを形成する位置よりもさらに高い位置になっている。退避位置に移動した後に、吐出ヘッド１５は、初期位置に戻される。
【００４０】
次に、吐出ヘッド１５は、初期位置から１層目を形成した高さよりも層１２ａの厚み分だけ高い２層目を形成するための高さに下降する。そして、この２層目を形成するための高さで面内走査が開始され、この面内走査の間に２層目の層データに基づいて吐出ヘッド１５が駆動される。これにより、吐出ヘッド１５から吐出された造形材料２９により、２層目の層１２ａが１層目の層１２ａの上に形成される。２層目の層１２ａの造形材料２９についても、光源部２８からの紫外線が照射により硬化する。
【００４１】
２層目の層１２ａの形成が完了すると、吐出ヘッド１５は、再び退避位置に上昇されてから初期位置に戻される。この後に、吐出ヘッド１５が３層目を形成するための高さに下降する。３回目の面内走査の間に３層目の層データに基づいて吐出ヘッド１５が駆動されて、２層目の上に３層目の層１２ａが形成され、紫外線が照射により硬化する。
【００４２】
以降同様にして、最上層の層１２ａまでを形成する。これにより、層１２ａが積層された１番目のブロックＢＬが造形面１４ａの上に形成される。
【００４３】
上記のようにして、１番目のブロックＢＬの形成が完了すると、吐出ヘッド１５は、退避位置に移動される。この後、送り機構２４によって、ベルト１４が分割長さＬだけ走行方向に送られる。ベルト１４の送りが完了すると、吐出ヘッド１５は、面内走査の初期位置に移動されてから、１層目の層１２ａを形成する高さまで降下する。
【００４４】
吐出ヘッド１５の降下完了後に、制御部３５の制御によって、データ生成部３３からヘッド駆動部３４に２番目のブロックＢＬの各層データが入力される。この入力後、ヘッド移動機構２７による面内走査が開始される。また、ヘッド駆動部３４により面内走査に同期して、２番目のブロックＢＬの１層目の層データに基づいて吐出ヘッド１５が駆動される。これにより、造形面１４ａ上に２番目のブロックＢＬの１層目の層１２ａが形成される。２番目のブロックＢＬの１層目の層１２ａは、１番目のブロックＢＬの１層目の層１２ａの後端に繋げて形成される。
【００４５】
１層目の層１２ａの形成が完了すると、吐出ヘッド１５が退避位置に上昇されてから初期位置に戻され、２層目を形成するための高さに下降される。この後、面内走査が開始され、この面内走査の間に２層目の層データに基づいて吐出ヘッド１５が駆動される。これにより、造形材料２９により２層目の層１２ａが形成される。この２番目のブロックＢＬの２層目の層１２ａは、その前端部分が１番目のブロックＢＬの１層目の上に形成され、その他の部分が２番目のブロックＢＬの１層目の上に形成される。また、この２番目のブロックＢＬの２層目の層１２ａは、１番目のブロックＢＬの２層目の層１２ａに繋げて形成される。
【００４６】
２層目の層１２ａの形成完了後には、吐出ヘッド１５を退避位置に上昇させてから初期位置に戻し、３層目を形成するための高さに下降する。この後、面内走査を行いながら３層目の層データで吐出ヘッド１５を駆動して３層目の層１２ａを形成する。この場合には、２番目のブロックＢＬの３層目の層１２ａは、その前端部分が１番目のブロックＢＬの２層目の上に形成され、その他の部分が２番目のブロックＢＬの２層目の上に形成される。また、この２番目のブロックＢＬの３層目の層１２ａは、１番目のブロックＢＬの３層目の層１２ａに繋げて形成される。以降、同様にして、最上層の層１２ａまで形成する。これにより、２番目のブロックＢＬが１番目のブロックＢＬの後端に繋がった状態で形成される。２番目のブロックＢＬの各層１２ａについても、吐出ヘッド１５から吐出されると、紫外線の照射により硬化する。
【００４７】
２番目のブロックＢＬの形成が完了すると、吐出ヘッド１５を退避位置に移動される。次に、ベルト１４が分割長さＬだけ走行方向に送られる。この後、吐出ヘッド１５が１層目の層１２ａを形成する高さまで下降する。以降、同様な手順で、３番目以降のブロックＢＬを、その各層データで吐出ヘッド１５を駆動することによって順番に形成する。
【００４８】
上記のようにして、ベルト１４を分割長さＬごとに間欠的に送りながら（送り工程）、複数のブロックＢＬを順番に形成することによって、複数のブロックＢＬが走行方向とは逆方向に順番に繋がった長尺なフィルム１０が形成される（形成工程）。
【００４９】
ところで、Ｎ、Ｍを自然数としたときに、Ｎ＋１番目のブロックＢＬのＭ層目の層１２ａを形成する場合には、吐出ヘッド１５は、Ｎ番目のブロックＢＬのＭ層目の層１２ａの後端にＮ＋１番目のブロックＢＬのＭ層目の層１２ａの先端を繋げる位置にまで吐出口１５ｂが移動する。このための、ヘッド本体１５ａは、Ｍ層目の層１２ａよりも高い位置に配された状態になる。しかも、ヘッド本体１５ａは、吐出口１５ｂよりも大きいから、前方向には吐出口１５ｂよりもＮ番目のブロックＢＬ側に入り込んだ状態になる。
【００５０】
しかしながら、Ｎ番目のブロックＢＬのＭ層目の層１２ａは、その上のＭ＋１層目の層１２ａよりも走行方向と逆方向に突出長ΔＬだけ突出した状態に形成されている。このため、吐出ヘッド１５は、層１２ａを後方向に突出させていない状態に対して、Ｎ番目のブロックＢＬのＭ＋１層目の層１２ａの後端から離間する方向に突出長ΔＬだけずれる。これにより、吐出口１５ｂがＮ番目のブロックＢＬのＭ層目の層１２ａの後端にＮ＋１番目のブロックＢＬのＭ層目の層１２ａの先端を繋げる位置にまで移動しても、ヘッド本体１５ａがＮ番目のブロックＢＬのＭ＋１層目の層１２ａと接触するなどの干渉はない。
【００５１】
また、Ｎ番目のブロックＢＬのＭ＋１層目よりも上の層１２ａは、それらの後端がＭ＋１層目の層１２ａの後端よりもヘッド本体１５ａから離れるから、ヘッド本体１５ａと干渉することはない。したがって、吐出ヘッド１５と形成済みのブロックＢＬとが干渉することなく、複数のブロックＢＬを繋げた状態に形成される。
【００５２】
上記のようにして、造形面１４ａ上に複数のブロックＢＬが繋げてフィルム１０が形成され、フィルム１０の長さが順次伸ばされる。ベルト１４の送りでガイドローラ３６まで搬送された部分は、ガイドローラ３６に掛けられた状態で上方に搬送されることで、造形面１４ａから剥がされて後工程に送られる。
【００５３】
造形材料２９は、光硬化性化合物に限定されない。他の造形材料としては、例えば熱可塑性ポリマーが挙げられる。熱可塑性ポリマーは特に限定されず、製造する立体構造体に応じて選択すればよい。例えば、フィルム１０を、細胞を培養するための培養担体（培養基材）として用いる場合や生体内で用いる場合には、ポリ乳酸（ＰＬＡ，polylactic acid）が好ましい。また、入手のしやすさや、取り扱い易さ、コーティングなどの表面処理のし易さ等の観点で、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ，Acrylonitrile−Butadiene−Styrene copolymer）が好ましい。
【００５４】
熱可塑性ポリマーを造形材料として用いる場合には、熱可塑性ポリマーを溶融した状態で吐出口から吐出する吐出ヘッド（図示無し）と熱可塑性ポリマーを加熱することにより溶融して吐出ヘッドへ供給する加熱機構（図示無し）とを、吐出ヘッド１５に代えて用いるとよく、光源部２８は用いなくてよい。なお、溶融状態で吐出ヘッドから吐出された熱可塑性ポリマーの固化速度をよりはやめる場合には、キャリッジ４４に、溶融状態の熱可塑性ポリマーを冷却して固化するための冷却部を例えば光源部２８に代えて設けてもよい。冷却部としては、冷却された気体（例えば空気）を送り出す送風部がある。
【符号の説明】
【００５５】
１０    フィルム
１１    穴
１２    層
１２ａ  層
１４    ベルト
２０    立体構造物製造装置
２４  送り機構
２６  ヘッドユニット
２７  ヘッド移動機構
２９  造形材料
３３  データ生成部
【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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