JP6987975B2 - ３次元構造物形成方法、および３次元構造物形成装置 - Google Patents

３次元構造物形成方法、および３次元構造物形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、硬化性樹脂により３次元構造物を形成する３次元構造物形成方法、および３次元構造物形成装置に関する。
近年、下記特許文献に記載されている技術を利用して、硬化性樹脂により３次元構造物を形成する装置などが開発されている。
特開２０１５−１０４８９０号公報
硬化性樹脂により適切に３次元構造物を形成することを課題とする。
上記課題を解決するために、本明細書は、３次元構造物形成装置の内部に配設された第１形成装置において、硬化性樹脂により第１の板状構造物を形成する第１形成工程と、前記第１の板状構造物を、前記３次元構造物形成装置の内部に配設されたストック部にストックする第１ストック工程と、前記３次元構造物形成装置の内部に配設された第２形成装置において、前記硬化性樹脂により穴部を有する第２の板状構造物を形成する第２形成工程と、前記第２の板状構造物を、前記ストック部にストックする第２ストック工程と、前記ストック部にストックされている前記第１の板状構造物と前記第２の板状構造物とを保持装置により前記ストック部から運び出して、前記第１の板状構造物の面と、前記第２の板状構造物の前記穴部が開口する面との少なくとも一方の面に、前記硬化性樹脂を塗布する塗布工程と、前記第２の板状構造物の前記穴部の開口を前記第１の板状構造物により塞ぎ、前記穴部を密閉するように、前記第１の板状構造物と前記第２の板状構造物とを積層させる積層工程と、前記塗布工程において塗布された前記硬化性樹脂を硬化させる硬化工程とを含む３次元構造物形成方法を開示する。
また、上記課題を解決するために、本明細書は、硬化性樹脂により第１の板状構造物を形成する第１形成装置と、前記硬化性樹脂により穴部を有する第２の板状構造物を形成する第２形成装置と、前記第１の板状構造物と前記第２の板状構造物とをストックするストック部と、前記ストック部にストックされている前記第１の板状構造物と前記第２の板状構造物とを保持して前記ストック部から運び出す保持装置と、前記第１の板状構造物の面と、前記第２の板状構造物の前記穴部が開口する面との少なくとも一方の面に、前記硬化性樹脂を塗布する塗布装置と、前記第２の板状構造物の前記穴部の開口を前記第１の板状構造物により塞ぎ、前記穴部を密閉するように、前記第１の板状構造物と前記第２の板状構造物とを積層させる積層装置と、前記塗布装置により塗布された前記硬化性樹脂を硬化させる硬化装置とを含む３次元構造物形成装置を開示する。
本開示では、第２の板状構造物の穴部の開口を第１の板状構造物により塞ぎ、穴部を密閉するように、第１の板状構造物と第２の板状構造物とを積層させる。そして、第１の板状構造物と第２の板状構造物との積層面に、第１の板状構造物と第２の板状構造物との原料である硬化性樹脂を塗布し、硬化させる。これにより、第１の板状構造物と第２の板状構造物とが、硬化した樹脂によって一体的に接着し、内部に密閉空間を有する３次元構造物を適切に形成することが可能となる。
回路形成装置を示す図である。 制御装置を示すブロック図である。 １層目の板状構造体を示す断面図である。 配線が形成された１層目の板状構造体を示す断面図である。 ２層目の板状構造体を示す断面図である。 ３層目の板状構造体を示す断面図である。 配線が形成された３層目の板状構造体を示す断面図である。 ４層目の板状構造体を示す断面図である。 ５層目の板状構造体を示す断面図である。 積層された１層目の板状構造体と２層目の板状構造体を示す断面図である。 積層された１層目の板状構造体と２層目の板状構造体を示す断面図である。 積層された１〜３層目の板状構造体を示す断面図である。 積層された１〜４層目の板状構造体を示す断面図である。 積層された１〜５層目の板状構造体を示す断面図である。 変形例として積層された１層目の板状構造体と２層目の板状構造体を示す断面図である。
図１に回路形成装置１０を示す。回路形成装置１０は、搬送装置２０と、第１造形ユニット２２と、第２造形ユニット２４と、装着ユニット２５と、積層ユニット２６と、制御装置（図２参照）２７を備える。それら搬送装置２０と第１造形ユニット２２と第２造形ユニット２４と装着ユニット２５と、積層ユニット２６とは、回路形成装置１０のベース２８の上に配置されている。ベース２８は、概して長方形状をなしており、以下の説明では、ベース２８の長手方向をＸ軸方向、ベース２８の短手方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方に直交する方向をＺ軸方向と称して説明する。
搬送装置２０は、Ｘ軸スライド機構３０と、Ｙ軸スライド機構３２とを備えている。そのＸ軸スライド機構３０は、Ｘ軸スライドレール３４とＸ軸スライダ３６とを有している。Ｘ軸スライドレール３４は、Ｘ軸方向に延びるように、ベース２８の上に配設されている。Ｘ軸スライダ３６は、Ｘ軸スライドレール３４によって、Ｘ軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、Ｘ軸スライド機構３０は、電磁モータ（図２参照）３８を有しており、電磁モータ３８の駆動により、Ｘ軸スライダ３６がＸ軸方向の任意の位置に移動する。また、Ｙ軸スライド機構３２は、Ｙ軸スライドレール５０とステージ５２とを有している。Ｙ軸スライドレール５０は、Ｙ軸方向に延びるように、ベース２８の上に配設されており、Ｘ軸方向に移動可能とされている。そして、Ｙ軸スライドレール５０の一端部が、Ｘ軸スライダ３６に連結されている。そのＹ軸スライドレール５０には、ステージ５２が、Ｙ軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、Ｙ軸スライド機構３２は、電磁モータ（図２参照）５６を有しており、電磁モータ５６の駆動により、ステージ５２がＹ軸方向の任意の位置に移動する。これにより、ステージ５２は、Ｘ軸スライド機構３０及びＹ軸スライド機構３２の駆動により、ベース２８上の任意の位置に移動する。
ステージ５２は、基台６０と昇降装置６４とを有している。基台６０は、平板状に形成され、基台６０の上面において構造体が造形される。また、昇降装置６４は、基台６０の下方に配設されており、基台６０を昇降させる。
第１造形ユニット２２は、配線を造形するユニットであり、第１印刷部７２と、焼成部７４とを有している。第１印刷部７２は、インクジェットヘッド（図２参照）７６を有しており、金属インクを線状に吐出する。金属インクは、金属の微粒子が溶剤中に分散されたものである。なお、インクジェットヘッド７６は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式によって複数のノズルから金属インクを吐出する。
焼成部７４は、レーザ照射装置（図２参照）７８を有している。レーザ照射装置７８は、吐出された金属インクにレーザを照射する装置であり、レーザが照射された金属インクは焼成し、配線が形成される。なお、金属インクの焼成とは、エネルギーを付与することによって、溶媒の気化や金属微粒子保護膜の分解等が行われ、金属微粒子が接触または融着をすることで、導電率が高くなる現象である。そして、金属インクが焼成することで、金属製の配線が形成される。
また、第２造形ユニット２４は、板状の構造体を造形するユニットであり、第２印刷部８４と、吐出部８５と、硬化部８６とを有している。第２印刷部８４は、インクジェットヘッド（図２参照）８８を有しており、インクジェットヘッド８８は紫外線硬化樹脂を吐出する。紫外線硬化樹脂は、紫外線の照射により硬化する樹脂である。なお、インクジェットヘッド８８は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式でもよく、樹脂を加熱して気泡を発生させ複数のノズルから吐出するサーマル方式でもよい。
吐出部８５は、ディスペンスヘッド（図２参照）８９を有しており、導電性紫外線硬化樹脂を吐出する。導電性紫外線硬化樹脂は、紫外線の照射により硬化する樹脂に、金属微粒子が分散されたものである。そして、紫外線の照射により樹脂が硬化し、収縮することで、金属微粒子が密着し、導電性紫外線硬化樹脂が導電性を発揮する。なお、導電性紫外線硬化樹脂の粘度は、金属インクと比較して、比較的高いため、ディスペンスヘッド８９は、インクジェットヘッド７６のノズルの径より大きな径の１個のノズルから導電性紫外線硬化樹脂を吐出する。なお、ディスペンスヘッド８９は、例えば、スタンプにてペースト転写する転写ヘッドでもよく、導電性紫外線硬化樹脂は、例えば、導電性熱硬化性樹脂でもよい。
硬化部８６は、平坦化装置（図２参照）９０と照射装置（図２参照）９２とを有している。平坦化装置９０は、インクジェットヘッド８８によって吐出された紫外線硬化樹脂の上面を平坦化するものであり、例えば、紫外線硬化樹脂の表面を均しながら余剰分の樹脂を、ローラもしくはブレードによって掻き取ることで、紫外線硬化樹脂の厚みを均一させる。また、照射装置９２は、光源として水銀ランプもしくはＬＥＤを備えており、吐出された紫外線硬化樹脂、若しくは、導電性紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、吐出された紫外線硬化樹脂が硬化し、樹脂層が形成され、吐出された導電性紫外線硬化樹脂が硬化し、配線が形成される。
また、装着ユニット２５は、電子部品を装着するユニットであり、供給部１００と、装着部１０２とを有している。供給部１００は、テーピング化された電子部品を１つずつ送り出すテープフィーダ（図２参照）１１０を複数有しており、供給位置において、電子部品を供給する。なお、供給部１００は、テープフィーダ１１０に限らず、トレイから電子部品をピックアップして供給するトレイ型の供給装置でもよい。また、供給部１００は、テープ型とトレイ型との両方、あるいはそれ以外の供給装置を備えた構成でもよい。
装着部１０２は、装着ヘッド（図２参照）１１２と、移動装置（図２参照）１１４とを有している。装着ヘッド１１２は、吸着ノズルを有し、吸着ノズルにより電子部品を吸着保持する。また、移動装置１１４は、テープフィーダ１１０による電子部品の供給位置と、基台６０との間で、装着ヘッド１１２を移動させる。これにより、装着部１０２では、テープフィーダ１１０から供給された電子部品が、吸着ノズル１１８により保持され、その吸着ノズル１１８によって保持された電子部品が、基台６０において装着される。
また、積層ユニット２６は、第２造形ユニット２４において造形された板状の構造体を積層するユニットであり、ストック部１２０と、積層部１２２とを有している。ストック部１２０は、第２造形ユニット２４において造形された板状の構造体をストックするためのものである。また、積層部１２２は、保持ヘッド（図２参照）１２６と、移動装置（図２参照）１２８とを有している。保持ヘッド１２６は、保持具を有し、保持具により板状の構造体を保持する。そして、移動装置１２８は、ストック部１２０と、基台６０との間で、保持ヘッド１２６を移動させる。これにより、基台６０において、板状の構造体が積層される。
また、制御装置２７は、図２に示すように、コントローラ１３０と、複数の駆動回路１３２とを備えている。複数の駆動回路１３２は、上記電磁モータ３８，５６、保持装置６２、昇降装置６４、インクジェットヘッド７６、レーザ照射装置７８、インクジェットヘッド８８、ディスペンスヘッド８９、平坦化装置９０、照射装置９２、テープフィーダ１１０、装着ヘッド１１２、移動装置１１４、保持ヘッド１２６、移動装置１２８に接続されている。コントローラ１３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路１３２に接続されている。これにより、搬送装置２０、第１造形ユニット２２、第２造形ユニット２４、装着ユニット２５、積層ユニット２６の作動が、コントローラ１３０によって制御される。
回路形成装置１０では、上述した構成によって、複数の板状の構造体が形成され、それら複数の板状の構造体が積層されることで、回路が形成される。具体的には、ステージ５２が、第２造形ユニット２４の下方に移動され、第２造形ユニット２４において、図３に示すように、基台６０の上に板状構造体１５０が形成される。板状構造体１５０は、インクジェットヘッド８８からの紫外線硬化樹脂の吐出と、吐出された紫外線硬化樹脂への照射装置９２による紫外線の照射とが繰り返されることにより形成される。
詳しくは、第２造形ユニット２４の第２印刷部８４において、インクジェットヘッド８８が、基台６０の上面に紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。続いて、紫外線硬化樹脂が薄膜状に吐出されると、硬化部８６において、紫外線硬化樹脂の膜厚が均一となるように、紫外線硬化樹脂が平坦化装置９０によって平坦化される。そして、照射装置９２が、その薄膜状の紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、基台６０の上に薄膜状の樹脂層１５２が形成される。
続いて、インクジェットヘッド８８が、その薄膜状の樹脂層１５２の上に紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。そして、平坦化装置９０によって薄膜状の紫外線硬化樹脂が平坦化され、照射装置９２が、その薄膜状に吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することで、薄膜状の樹脂層１５２の上に薄膜状の樹脂層１５２が積層される。このように、薄膜状の樹脂層１５２の上への紫外線硬化樹脂の吐出と、紫外線の照射とが繰り返され、複数の樹脂層１５２が積層されることで、板状構造体１５０が形成される。
上述した手順により板状構造体１５０が形成されると、ステージ５２が第１造形ユニット２２の下方に移動される。そして、第１造形ユニット２２の第１印刷部７２において、インクジェットヘッド７６が、板状構造体１５０の上面に金属インクを、回路パターンに応じて線状に吐出する。そして、第１造形ユニット２２の焼成部７４において、レーザ照射装置７８が、金属インクにレーザを照射する。これにより、金属インクが焼成し、図４に示すように、板状構造体１５０の上に配線１５６が形成される。
そして、板状構造体１５０の上に配線１５６が形成されると、ステージ５２が積層ユニット２６の下方に移動される。積層ユニット２６では、保持ヘッド１２６によって、基台６０の上の板状構造体１５０が保持される。そして、保持ヘッド１２６が、移動装置１２８によってストック部１２０に移動され、移動装置１２８により保持された板状構造体１５０が、ストック部１２０にストックされる。
また、板状構造体１５０がストック部１２０にストックされると、ステージ５２が、第２造形ユニット２４の下方に移動され、第２造形ユニット２４において、図５に示すように、基台６０の上に板状構造体１６０が形成される。板状構造体１６０は穴部１６２を有しており、インクジェットヘッド８８からの紫外線硬化樹脂の吐出と、吐出された紫外線硬化樹脂への照射装置９２による紫外線の照射とが繰り返されることにより形成される。
詳しくは、第２造形ユニット２４の第２印刷部８４において、インクジェットヘッド８８が、基台６０の上面に紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。この際、インクジェットヘッド８８は、基台６０の上面の所定の部分が概して矩形に露出するように、紫外線硬化樹脂を吐出する。続いて、紫外線硬化樹脂が薄膜状に吐出されると、硬化部８６において、紫外線硬化樹脂の膜厚が均一となるように、紫外線硬化樹脂が平坦化装置９０によって平坦化される。そして、照射装置９２が、その薄膜状の紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、基台６０の上に薄膜状の樹脂層１６６が形成される。
続いて、インクジェットヘッド８８が、その薄膜状の樹脂層１６６の上の部分にのみ紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。つまり、インクジェットヘッド８８は、基台６０の上面の所定の部分が概して矩形に露出するように、薄膜状の樹脂層１６６の上に紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。そして、平坦化装置９０によって薄膜状の紫外線硬化樹脂が平坦化され、照射装置９２が、その薄膜状に吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することで、薄膜状の樹脂層１６６の上に薄膜状の樹脂層１６６が積層される。このように、基台６０の上面の概して矩形の部分を除いた薄膜状の樹脂層１６６の上への紫外線硬化樹脂の吐出と、紫外線の照射とが繰り返され、複数の樹脂層１６６が積層されることで、穴部１６２を有する板状構造体１６０が形成される。なお、穴部１６２は、板状構造体１６０の上面と下面とに開口する貫通穴とされている。
そして、板状構造体１６０が形成されると、ステージ５２が積層ユニット２６の下方に移動される。積層ユニット２６では、保持ヘッド１２６によって、基台６０の上の板状構造体１６０が保持される。そして、保持ヘッド１２６が、移動装置１２８によってストック部１２０に移動され、保持ヘッド１２６により保持された板状構造体１６０が、ストック部１２０にストックされる。
また、板状構造体１６０がストック部１２０にストックされると、ステージ５２が、第２造形ユニット２４の下方に移動され、第２造形ユニット２４において、図６に示すように、基台６０の上に板状構造体１７０が形成される。なお、板状構造体１７０は、板状構造体１５０と同様に、インクジェットヘッド８８による紫外線硬化樹脂の吐出と、照射装置９２による紫外線の照射とが繰り返されることで、形成される。
次に、板状構造体１７０が形成されると、ステージ５２が第１造形ユニット２２の下方に移動される。そして、第１造形ユニット２２の第１印刷部７２において、インクジェットヘッド７６が、板状構造体１７０の上面に金属インクを、回路パターンに応じて線状に吐出する。そして、第１造形ユニット２２の焼成部７４において、レーザ照射装置７８が、金属インクにレーザを照射する。これにより、金属インクが焼成し、図７に示すように、板状構造体１７０の上に配線１７２が形成される。
そして、板状構造体１７０の上に配線１７２が形成されると、ステージ５２が積層ユニット２６の下方に移動される。積層ユニット２６では、保持ヘッド１２６によって、基台６０の上の板状構造体１７０が保持される。そして、保持ヘッド１２６が、移動装置１２８によってストック部１２０に移動され、保持ヘッド１２６により保持された板状構造体１７０が、ストック部１２０にストックされる。
また、板状構造体１７０がストック部１２０にストックされると、ステージ５２が、第２造形ユニット２４の下方に移動され、第２造形ユニット２４において、図８に示すように、基台６０の上に板状構造体１８０が形成される。板状構造体１８０は穴部１８２を有しており、板状構造体１６０と同様に、インクジェットヘッド８８による紫外線硬化樹脂の吐出と、照射装置９２による紫外線の照射とが繰り返されることで、形成される。
そして、板状構造体１８０が形成されると、ステージ５２が積層ユニット２６の下方に移動される。積層ユニット２６では、保持ヘッド１２６によって、基台６０の上の板状構造体１８０が保持される。そして、保持ヘッド１２６が、移動装置１２８によってストック部１２０に移動され、保持ヘッド１２６により保持された板状構造体１８０が、ストック部１２０にストックされる。
また、板状構造体１８０がストック部１２０にストックされると、ステージ５２が、第２造形ユニット２４の下方に移動され、第２造形ユニット２４において、図９に示すように、基台６０の上に板状構造体１９０が形成される。板状構造体１９０は、板状構造体１５０と同様に、インクジェットヘッド８８による紫外線硬化樹脂の吐出と、照射装置９２による紫外線の照射とが繰り返されることで、形成される。
そして、板状構造体１９０が形成されると、ステージ５２が積層ユニット２６の下方に移動される。積層ユニット２６では、保持ヘッド１２６によって、基台６０の上の板状構造体１９０が保持される。そして、保持ヘッド１２６が、移動装置１２８によってストック部１２０に移動され、保持ヘッド１２６により保持された板状構造体１９０が、ストック部１２０にストックされる。
このように、５枚の板状構造体１５０，１６０，１７０，１８０，１９０がストック部１２０にストックされると、積層ユニット２６において、ストック部１２０にストックされている板状構造体１５０が、保持ヘッド１２６の保持具により保持され、移動装置１２８によって、ステージ５２の基台６０に移動される。これにより、図４に示すように、基台６０の上に板状構造体１５０が載置される。
次に、基台６０の上に板状構造体１５０が載置されると、ステージ５２が第２造形ユニット２４の下方に移動される。そして、第２造形ユニット２４の第２印刷部８４において、インクジェットヘッド８８が、板状構造体１５０の上面に紫外線硬化樹脂を吐出する。この際、インクジェットヘッド８８は、板状構造体１５０の配線１５６の端部を除いて、板状構造体１５０の上面に紫外線硬化樹脂を吐出する。
続いて、板状構造体１５０の上面に紫外線硬化樹脂が吐出されると、ステージ５２が積層ユニット２６の下方に移動される。そして、積層ユニット２６において、ストック部１２０にストックされている板状構造体１６０が、保持ヘッド１２６の保持具により保持され、移動装置１２８によって、ステージ５２の基台６０に移動される。この際、図１０に示すように、板状構造体１６０は、穴部１６２が配線１５６の端部の上方に位置するように、板状構造体１５０の上に移動される。これにより、板状構造体１６０は、穴部１６２を介して配線１５６の端部が露出するように、板状構造体１５０の上面に積層される。
板状構造体１６０が板状構造体１５０の上面に積層されると、ステージ５２が第２造形ユニット２４の下方に移動される。そして、第２造形ユニット２４の吐出部８５において、ディスペンスヘッド８９が、板状構造体１６０の穴部１６２を介して、配線１５６の端部に、導電性紫外線硬化樹脂１９６を吐出する。続いて、第２造形ユニット２４の硬化部８６において、照射装置９２が板状構造体１６０の上面の全域に紫外線を照射する。この際、照射装置９２により照射された紫外線は、板状構造体１６０を透過し、板状構造体１５０の上面に吐出された紫外線硬化樹脂が硬化する。これにより、板状構造体１５０と板状構造体１６０とを密着させた状態で、紫外線硬化樹脂が硬化する。つまり、板状構造体１５０及び板状構造体１６０の原料である紫外線硬化樹脂が、板状構造体１５０と板状構造体１６０とを接着させる接着剤として機能し、板状構造体１５０と板状構造体１６０とが、硬化した樹脂によって一体的に接着される。また、配線１５６の端部に吐出された導電性紫外線硬化樹脂１９６にも、紫外線が照射されることで、導電性紫外線硬化樹脂１９６が導電性を発揮する。
次に、ステージ５２が装着ユニット２５の下方に移動される。装着ユニット２５では、テープフィーダ１１０により電子部品（図１１参照）２００が供給され、その電子部品２００が装着ヘッド１１２によって、保持される。そして、装着ヘッド１１２が、移動装置１１４によって移動され、装着ヘッド１１２により保持された電子部品２００が、図１１に示すように、板状構造体１６０の穴部１６２において、板状構造体１５０の上面に装着される。この際、電子部品２００の電極２０２が、配線１５６の端部に吐出された導電性紫外線硬化樹脂１９６に密着するように、電子部品２００が装着される。これにより、電子部品２００は、板状構造体１６０の穴部１６２に収容された状態で、配線１５６と電気的に接続される。
電子部品２００が板状構造体１６０の穴部１６２に収容されると、ステージ５２が第２造形ユニット２４の下方に移動される。そして、第２造形ユニット２４の第２印刷部８４において、インクジェットヘッド８８が、板状構造体１６０の上面に紫外線硬化樹脂を吐出する。この際、インクジェットヘッド８８は、板状構造体１６０の穴部１６２を除いて、板状構造体１６０の上面に紫外線硬化樹脂を吐出する。
続いて、板状構造体１６０の上面に紫外線硬化樹脂が吐出されると、ステージ５２が積層ユニット２６の下方に移動される。そして、積層ユニット２６において、ストック部１２０にストックされている板状構造体１７０が、保持ヘッド１２６の保持具により保持され、移動装置１２８によって、ステージ５２の基台６０に移動される。これにより、図１２に示すように、板状構造体１７０は、板状構造体１６０の上面に積層され、板状構造体１６０の穴部１６２の上面の開口が、板状構造体１７０により塞がれる。つまり、板状構造体１６０の穴部１６２は、下面の開口において板状構造体１５０により塞がれ、上面の開口において板状構造体１７０により塞がれることで、穴部１６２は、密閉された空間とされる。
板状構造体１７０が板状構造体１６０の上面に積層されると、ステージ５２が第２造形ユニット２４の下方に移動される。そして、第２造形ユニット２４の硬化部８６において、照射装置９２が板状構造体１７０の上面の全域に紫外線を照射する。この際、照射装置９２により照射された紫外線は、板状構造体１７０を透過し、板状構造体１６０の上面に吐出された紫外線硬化樹脂が硬化する。これにより、板状構造体１６０と板状構造体１７０とを密着させた状態で、紫外線硬化樹脂が硬化し、板状構造体１６０と板状構造体１７０とが、硬化した樹脂によって一体的に接着される。
次に、ステージ５２が第２造形ユニット２４の下方に移動される。そして、第２造形ユニット２４の第２印刷部８４において、インクジェットヘッド８８が、板状構造体１７０の上面に紫外線硬化樹脂を吐出する。この際、インクジェットヘッド８８は、板状構造体１７０の配線１７２の端部を除いて、板状構造体１７０の上面に紫外線硬化樹脂を吐出する。
続いて、板状構造体１７０の上面に紫外線硬化樹脂が吐出されると、ステージ５２が積層ユニット２６の下方に移動される。そして、積層ユニット２６において、ストック部１２０にストックされている板状構造体１８０が、保持ヘッド１２６の保持具により保持され、移動装置１２８によって、ステージ５２の基台６０に移動される。この際、図１３に示すように、板状構造体１８０は、穴部１８２が配線１７２の端部の上方に位置するように、板状構造体１７０の上に移動される。これにより、板状構造体１８０は、穴部１８２を介して配線１７２の端部が露出するように、板状構造体１７０の上面に積層される。
板状構造体１８０が板状構造体１７０の上面に積層されると、ステージ５２が第２造形ユニット２４の下方に移動される。そして、第２造形ユニット２４の吐出部８５において、ディスペンスヘッド８９が、板状構造体１８０の穴部１８２を介して、配線１７２の端部に、導電性紫外線硬化樹脂１９６を吐出する。続いて、第２造形ユニット２４の硬化部８６において、照射装置９２が板状構造体１８０の上面の全域に紫外線を照射する。この際、照射装置９２により照射された紫外線は、板状構造体１８０を透過し、板状構造体１７０の上面に吐出された紫外線硬化樹脂が硬化する。これにより、板状構造体１７０と板状構造体１８０とを密着させた状態で、紫外線硬化樹脂が硬化し、板状構造体１７０と板状構造体１８０とが、硬化した樹脂によって一体的に接着される。また、配線１７２の端部に吐出された導電性紫外線硬化樹脂１９６にも、紫外線が照射されることで、導電性紫外線硬化樹脂１９６が導電性を発揮する。
次に、ステージ５２が装着ユニット２５の下方に移動される。装着ユニット２５では、テープフィーダ１１０により電子部品（図１３参照）２１０が供給され、その電子部品２１０が装着ヘッド１１２によって、保持される。そして、装着ヘッド１１２が、移動装置１１４によって移動され、装着ヘッド１１２により保持された電子部品２１０が、図１３に示すように、板状構造体１８０の穴部１８２において、板状構造体１７０の上面に装着される。この際、電子部品２１０の電極２１２が、配線１７２の端部に吐出された導電性紫外線硬化樹脂１９６に密着するように、電子部品２１０が装着される。これにより、電子部品２１０は、板状構造体１８０の穴部１８２に収容された状態で、配線１７２と電気的に接続される。
電子部品２１０が板状構造体１８０の穴部１８２に収容されると、ステージ５２が第２造形ユニット２４の下方に移動される。そして、第２造形ユニット２４の第２印刷部８４において、インクジェットヘッド８８が、板状構造体１８０の上面に紫外線硬化樹脂を吐出する。この際、インクジェットヘッド８８は、板状構造体１８０の穴部１８２を除いて、板状構造体１８０の上面に紫外線硬化樹脂を吐出する。
続いて、板状構造体１８０の上面に紫外線硬化樹脂が吐出されると、ステージ５２が積層ユニット２６の下方に移動される。そして、積層ユニット２６において、ストック部１２０にストックされている板状構造体１９０が、保持ヘッド１２６の保持具により保持され、移動装置１２８によって、ステージ５２の基台６０に移動される。これにより、図１４に示すように、板状構造体１９０は、板状構造体１８０の上面に積層され、板状構造体１８０の穴部１８２の上面の開口が、板状構造体１９０により塞がれる。つまり、板状構造体１８０の穴部１８２は、下面の開口において板状構造体１７０により塞がれ、上面の開口において板状構造体１９０により塞がれることで、穴部１８２は、密閉された空間とされる。
板状構造体１９０が板状構造体１８０の上面に積層されると、ステージ５２が第２造形ユニット２４の下方に移動される。そして、第２造形ユニット２４の硬化部８６において、照射装置９２が板状構造体１９０の上面の全域に紫外線を照射する。この際、照射装置９２により照射された紫外線は、板状構造体１９０を透過し、板状構造体１８０の上面に吐出された紫外線硬化樹脂が硬化する。これにより、板状構造体１８０と板状構造体１９０とを密着させた状態で、紫外線硬化樹脂が硬化し、板状構造体１８０と板状構造体１９０とが、硬化した樹脂によって一体的に接着される。
このように、回路形成装置１０では、５枚の板状構造体１５０，１６０，１７０，１８０，１９０が形成される。そして、それら５枚の板状構造体１５０，１６０，１７０，１８０，１９０が積層され、各板状構造体１５０，１６０，１７０，１８０，１９０の原料である紫外線硬化樹脂によって、一体的に接着される。これにより、５枚の板状構造体１５０，１６０，１７０，１８０，１９０が積層された状態で好適に接着される。
そして、５枚の板状構造体１５０，１６０，１７０，１８０，１９０が積層される際に、板状構造体１６０の穴部１６２の上下の開口は、板状構造体１５０と板状構造体１７０とによって塞がれる。また、板状構造体１８０の穴部１８２の上下の開口は、板状構造体１７０と板状構造体１９０とによって塞がれる。これにより、積層された状態で一体的に接着された５枚の板状構造体１５０，１６０，１７０，１８０，１９０の内部に、穴部１６２及び穴部１８２により密閉された空間が形成される。そして、その密閉された空間に電子部品２００，２１０が配設されることで、多層的な回路２２０が形成される。
なお、制御装置２７のコントローラ１３０は、図２に示すように、第１形成部２３０と、第２形成部２３２と、塗布部２３４と、積層部２３６と、収容部２３７と、硬化部２３８とを有している。第１形成部２３０は、板状構造体１５０，１７０，１９０を形成するための機能部である。第２形成部２３２は、板状構造体１６０，１８０を形成するための機能部である。塗布部２３４は、接着剤として用いられる紫外線硬化樹脂を、板状構造体１５０等に塗布するための機能部である。積層部２３６は、板状構造体１６０の穴部１６２の開口が板状構造体１５０，１７０により塞がれるように、板状構造体１５０，１６０，１７０を積層するための機能部である。また、積層部２３６は、板状構造体１８０の穴部１８２の開口が板状構造体１７０，１９０により塞がれるように、板状構造体１７０，１８０，１９０を積層するための機能部である。収容部２３７は、穴部１６２，１８２に電子部品２００，２１０を収容するための機能部である。硬化部２３８は、接着剤として塗布された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することで、硬化させるための機能部である。
また、上記実施例において、回路形成装置１０は、３次元構造物形成装置の一例である。第２造形ユニット２４は、第１形成装置及び、第２形成装置の一例である。積層ユニット２６は、積層装置の一例である。インクジェットヘッド８８は、塗布装置の一例である。照射装置９２は、硬化装置の一例である。板状構造体１５０，１７０，１９０は、第１の板状構造物の一例である。板状構造体１６０，１８０は、第２の板状構造物の一例である。穴部１６２，１８２は、穴部の一例である。電子部品２００，２１０は、部品の一例である。第１形成部２３０により実行される工程は、第１形成工程の一例である。第２形成部２３２により実行される工程は、第２形成工程の一例である。塗布部２３４により実行される工程は、塗布工程の一例である。積層部２３６により実行される工程は、積層工程の一例である。収容部２３７により実行される工程は、収容工程の一例である。硬化部２３８により実行される工程は、硬化工程の一例である。
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。例えば、上記実施例では、板状構造体１６０，１８０に、上面及び下面に開口する穴部１６２，１８２が形成されているが、図１５に示すように、上面のみに開口する凹部２５０を、板状構造体２５２に形成してもよい。この際、板状構造体２５２の上面に、凹部２５０の開口を塞ぐように、板状構造体２６０が積層されることで、凹部２５０が密閉される。このように、凹部２５０の開口を塞ぐことでも、密閉された空間を形成することができる。なお、板状構造体２５２と板状構造体２６０とは、紫外線硬化樹脂により接着される。
また、上記実施例では、板状構造体１５０等により形成された密閉空間に、電子部品２００，２１０が収容されているが、電子部品２００，２１０に限られず、種々のものを収容することが可能である。例えば、密閉空間に、液体，ゲル等を収容することで、その収容物を制振材として機能させることが可能である。また、密閉空間に、何も収容せずに、密閉空間を、単なる空間とすることも可能である。
また、上記実施例では、上記手法を用いて回路２２０が形成されているが、回路２２０に限定されず、種々の３次元の構造物を形成することが可能である。
１０：回路形成装置（３次元構造物形成装置） ２４：第２造形ユニット（第１形成装置）（第２形成装置） ２６：積層ユニット（積層装置） ８８：インクジェットヘッド（塗布装置） ９２：照射装置（硬化装置） １５０：板状構造体（第１の板状構造物） １６０：板状構造体（第２の板状構造物） １６２：穴部 １７０：板状構造体（第１の板状構造物） １８０：板状構造体（第２の板状構造物） １８２：穴部 １９０：板状構造体（第１の板状構造物） ２００：電子部品（部品） ２１０：電子部品（部品） ２３０：第１形成部（第１形成工程） ２３２：第２形成部（第２形成工程） ２３４：塗布部（塗布工程） ２３６：積層部（積層工程） ２３７：収容部（収容工程） ２３８：硬化部（硬化工程）

Claims (6)

  1. ３次元構造物形成装置の内部に配設された第１形成装置において、硬化性樹脂により第１の板状構造物を形成する第１形成工程と、
    前記第１の板状構造物を、前記３次元構造物形成装置の内部に配設されたストック部にストックする第１ストック工程と、
    前記３次元構造物形成装置の内部に配設された第２形成装置において、前記硬化性樹脂により穴部を有する第２の板状構造物を形成する第２形成工程と、
    前記第２の板状構造物を、前記ストック部にストックする第２ストック工程と、
    前記ストック部にストックされている前記第１の板状構造物と前記第２の板状構造物とを保持装置により前記ストック部から運び出して、前記第１の板状構造物の面と、前記第２の板状構造物の前記穴部が開口する面との少なくとも一方の面に、前記硬化性樹脂を塗布する塗布工程と、
    前記第２の板状構造物の前記穴部の開口を前記第１の板状構造物により塞ぎ、前記穴部を密閉するように、前記第１の板状構造物と前記第２の板状構造物とを積層させる積層工程と、
    前記塗布工程において塗布された前記硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と
    を含む３次元構造物形成方法。
  2. 前記３次元構造物形成方法が、
    前記積層工程において前記穴部が密閉される前に、前記穴部に部品を収容する収容工程を含み、
    前記積層工程が、
    前記収容工程において前記穴部に前記部品が収容された後に、前記第１の板状構造物と前記第２の板状構造物とを積層する請求項１に記載の３次元構造物形成方法。
  3. 前記３次元構造物形成方法が、
    前記積層工程において前記穴部が密閉される前に、前記穴部に制振材を収容する収容工程を含み、
    前記積層工程が、
    前記収容工程において前記穴部に前記制振材が収容された後に、前記第１の板状構造物と前記第２の板状構造物とを積層する請求項１に記載の３次元構造物形成方法。
  4. 前記硬化性樹脂が、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化樹脂である請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の３次元構造物形成方法。
  5. 前記第１形成工程と前記第２形成工程との各々は、
    薄膜状に印刷された前記硬化性樹脂を硬化させることで形成される樹脂層を、複数、積層させることで、前記板状構造物を形成する請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の３次元構造物形成方法。
  6. 硬化性樹脂により第１の板状構造物を形成する第１形成装置と、
    前記硬化性樹脂により穴部を有する第２の板状構造物を形成する第２形成装置と、
    前記第１の板状構造物と前記第２の板状構造物とをストックするストック部と、
    前記ストック部にストックされている前記第１の板状構造物と前記第２の板状構造物とを保持して前記ストック部から運び出す保持装置と、
    前記第１の板状構造物の面と、前記第２の板状構造物の前記穴部が開口する面との少なくとも一方の面に、前記硬化性樹脂を塗布する塗布装置と、
    前記第２の板状構造物の前記穴部の開口を前記第１の板状構造物により塞ぎ、前記穴部を密閉するように、前記第１の板状構造物と前記第２の板状構造物とを積層させる積層装置と、
    前記塗布装置により塗布された前記硬化性樹脂を硬化させる硬化装置と
    を含む３次元構造物形成装置。
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