WO2017061603A1

WO2017061603A1 - 立体物の製造方法及び造形装置

Info

Publication number: WO2017061603A1
Application number: PCT/JP2016/079961
Authority: WO
Inventors: 邦夫八角
Original assignee: 株式会社ミマキエンジニアリング
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2017-04-13
Also published as: EP3360668A4; US11571849B2; EP3360668A1; US20180290378A1

Abstract

【課題】内部に空洞を有する立体物をより適切に造形する。【解決手段】立体物５０の造形に用いる材料で形成された層である材料層を複数層積層することで内部に空洞５６を有する立体物５０を造形する立体物の製造方法であって、材料の液滴をインクジェット方式で吐出ヘッドから吐出することにより、空洞の少なくとも一部の周囲を構成する材料層である空洞部材料層を形成する空洞部材料層形成段階と、複数空洞部材料層の間に少なくとも一部が挟んで配設される挟設部材である蓋部材６０を空洞部材料層上に設置する挟設部材設置段階と、空洞部材料の液滴をインクジェット方式で吐出ヘッドから蓋部材６０の少なくとも一部の上へ吐出することにより、蓋部材６０上に更に材料層を形成する挟設部材上材料層形成段階と、を備える。

Description

立体物の製造方法及び造形装置

　本発明は、立体物の製造方法及び造形装置に関する。

　従来、インクジェット方式で印刷を行うインクジェットプリンタが広く用いられている（例えば、非特許文献１参照。）。また、近年、立体物を造形する造形装置（３Ｄプリンタ）の構成として、インクジェットヘッドを用いて行う方法（インクジェット造形法）が検討されている。
　この場合、造形装置は、インクジェットヘッドにより形成するインクの層を複数層重ねる積層造形法により立体物を造形する。各層の形成は、製作対象の立体物の３次元形状を表わす３次元形状データと表面の着色データに基づいて行われる。

インターネットURLhttp://www.mimaki.co.jp 特開２０１５－１３４４１１

　また、近年、造形装置の用途の広がりにより、より大型の立体物等の造形が望まれる場合もある。しかし、大型の立体物を造形する場合、造形容積が大きくなるため、立体物の造形に使用する材料（造形材、カラーインク、サポート材等）の量が増えることになる。
　また、使用する材料の量が増えると、造形時において、材料の補充を頻繁に行うことが必要になり、造形の作業に要する手間が増大するおそれもある。また、必要な材料の量の増加により、造形のコストが上昇することも考えられる。さらに、立体物の使用寿命を終えた際には、廃棄物としての量も増え、環境面で問題がある。
　そして、立体物が大きくなるにしたがって重量が増える結果、立体物が大きくなるに従って、自重により破損する恐れがあった。
　例えば、立体物に細長く延びる部分が存在する場合には、当該部分は、強度（曲げ強さ）が低く破断しやすい。特許文献１に記載された発明では、立体物の外表面の開口から内部に延びる補強穴に補強材を設けることによって、このような強度不足の問題を解決している。立体物が小さい場合には強度が低くても著しい問題は生じないが、立体物が大きくなるにしたがって重量が増えるため、大きい立体物では強度の問題は深刻となる。
　そのため、より適切に立体物を造形することが望まれていた。そこで、本発明は、上記の課題を解決できる立体物の製造方法及び造形装置を提供することを目的とする。

　造形される立体物において、外部から視認されない内部の領域は、通常、必ずしも必要な領域ではない。そのため、本願の発明者は、無駄な部分になる内部の領域を形成せずに表層の部分だけを形成することを考えた。このように構成すれば、材料の使用量を低減し、立体物の重量を軽量化することができる。また、材料の補充の手間等を減らし、造形の作業に要する手間を減らすこともできる。更には、材料の使用量を低減することにより、造形のコストを抑えるとともに、資源の節減と、造形物を廃棄する場合の廃棄物の減少をも達成できる。

　しかし、本願の発明者は、更なる鋭意研究により、単に立体物の内部を空洞にするのみでは、適切に立体物を造形できない場合があることを見出した。より具体的に、立体物の内部に空洞を形成する方法として、造形後に除去が可能なサポート層の材料等を用い、立体物の内部の領域にサポート層を形成する方法が考えられる。しかし、この場合、造形の完了後にサポート層の材料を抜き取るための穴等を形成しておくことが必要になる。また、穴を形成したとしても、サポート層の材料の抜き取りには多くの時間がかかるおそれがある。また、この場合、立体物を構成する材料の使用量を低減したとしても、その分、サポート層の材料の使用量が増えることになる。また、その結果、十分にコストを低減できないことになる。

　また、立体物の内部にサポート層等を形成しない場合、空洞の開口部を塞いだ状態で立体物を形成しようとすると必ずオーバーハング部分の造形が必要となる。そのため、この場合も、内部に空洞を有する立体物を適切に造形することは不可能である。

　これに対し、本願の発明者は、更なる鋭意研究により、造形の途中において、オーバーハングの無い空洞内壁を積層造形し、空洞上面が造形物の表層の外郭部分に達しない部分まで積層した位置に空洞の開口部を覆う蓋状の部材等を設置し、その上に更に同様に造形を行うことを考えた。このように構成すれば、必要に応じて、空洞の開口部を塞ぐように造形材料を積層し、立体物を造形することができる。また、開口部を完全には塞がない場合にも、より適切な状態で立体物を造形することができる。そして、この場合、立体物の内部の空洞の内壁にオーバーハング部分が無いので、サポート層等を形成する必要もない。そのため、内部に空洞を有する立体物をより適切に造形することができる。結果として、造形物の外形形状は、複数の蓋状の部材の外形形状を骨格として形成され、インクジェットヘッドから吐出される材料によって、その外形形状が補完されることになる。

　また、造形に使用される材料（造形材料）の使用量を減らすこと等は、大型の立体物の造形時に限らず、小型の立体物を造形する場合にも、同様に望まれる。また、より一般化して考えた場合、上記の蓋状の部材としては、造形材料の層間に挟まれる様々な部材を用いることも考えられる。すなわち、上記の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。

　（構成１）立体物の造形に用いる材料で形成された層である材料層を複数層積層することで内部に空洞を有する立体物を造形する立体物の製造方法であって、空洞の周囲の少なくとも一部を構成する材料である空洞部材料の液滴をインクジェット方式で吐出ヘッドから吐出することにより、空洞の少なくとも一部の周囲を構成する材料層である空洞部材料層を形成する空洞部材料層形成段階と、複数の材料層の間に少なくとも一部が挟んで配設される部材である挟設部材を空洞部材料層上に設置する挟設部材設置段階と、空洞部材料の液滴をインクジェット方式で吐出ヘッドから挟設部材の少なくとも一部の上へ吐出することにより、挟設部材上に更に材料層を形成する挟設部材上材料層形成段階と、を備える。

　このように構成すれば、材料層（空洞部材料層）及び挟設部材を順次積み上げて三次元構造物を形成する積層方式である積層造形法により、立体物を適切に造形できる。また、空洞部材料層等を形成することにより、立体物の内部に空洞を適切に形成できる。

　また、この場合、空洞部材料を積層する途中に挟設部材を挟むことにより、内部の空洞を様々な形状でより適切に形成することができる。より具体的には、空洞の開口部の少なくとも一部を覆うように空洞部材料層を形成することや、内壁がオーバーハング状になる空洞等を形成すること等も可能になる。そのため、このように構成すれば、例えば、内部に空洞を有する立体物をより適切に造形することができる。

　また、間に挟設部材を挟んで複数の空洞部材料層を重ねることにより、立体物の強度を高めること等も可能になる。例えば、ある程度以上の所定の強度を有する挟設部材を用いることにより、挟設部材に補強部材の機能を持たせ、立体物の強度を適切に高めることができる。これにより、空洞を形成することで立体物の強度が低下することを適切に抑えることができる。

　尚、この構成において、吐出ヘッドとしては、公知のインクジェットヘッド等を好適に用いることができる。また、空洞部材料としては、公知の造形インク、透明インク、白色インク、プロセスカラーインク等を好適に用いることができる。この場合、インクとは、インクジェット方式で吐出する液体のことである。また、空洞部材料は、空洞部の外壁であるとともに造形物の外形をも形成する材料であってよい。また、挟設部材上材料層形成段階において、挟設部材上に更に材料層を形成するとは、一部が挟設部材上に載るように材料層を形成することであってよい。

　また、挟設部材としては、必要な強度等に応じて、様々な部材を用いることが考えられる。例えば、挟設部材として、シート状の部材や、板状の部材等を用いること等が考えられる。また、挟設部材は、立体物の空洞の開口部を覆う蓋状の部材であってよい。この場合、立体物の空洞の開口部とは、立体物の造形の途中において、その時点までに形成されている空洞の開口部であってよい。また、挟設部材としては、例えば、空洞の開口部の全体を覆う部材を用いることが考えられる。このように構成すれば、空洞の開口部をより適切に覆うことができる。また、挟設部材として、空洞の開口部の一部を覆う部材を用いてもよい。この場合、一部に穴が形成された挟設部材を用いることが考えられる。また、所定形状の穴が形成された枠形状の部材を並べた状態等のように、一定の並びで所定形状の穴が形成された挟設部材を用いること等も考えられる。これらの場合も、空洞の開口部のうち、少なくとも次の空洞部材料層が形成される領域を覆うことにより、空洞部材料層を適切に積層することが可能になる。また、この方法で製造される立体物については、挟設部材が外形形状の骨格（フレーム）になり、空洞部材料でその骨格を補完する構成と考えることもできる。

　（構成２）挟設部材設置段階は、造形の完了後に挟設部材が立体物の内部に隠れるように、挟設部材を空洞部材料層上に設置する。このように構成すれば、立体物の外観への影響を防ぎつつ、挟設部材を適切に用いることができる。

　尚、造形の完了後に挟設部材が立体物の内部に隠れるとは、例えば、挟設部材の上下に形成される空洞部材料層よりも外側へ挟設部材の外周がはみ出さないことである。挟設部材設置段階においては、造形する立体物を示す造形データに基づき、設置する位置における立体物の形状に合わせた形状及び大きさの挟設部材を用いることが好ましい。このような挟設部材については、造形データに基づいて予め用意することが考えられる。また、造形の動作の中で、造形データに基づき、必要なサイズ及び形状の挟設部材を作成してもよい。

　（構成３）挟設部材設置段階は、挟設部材を設置する位置において挟設部材の外周の形状が空洞の開口部より大きくなるような挟設部材を設置する。挟設部材は、空洞の開口部（空洞上面）よりも広い面状の部材であってよい。このように構成すれば、空洞の開口部を挟設部材により適切に覆うことができる。これにより、挟設部材よりも上の材料層をより適切に形成できる。

　（構成４）造形の完了後の立体物において、空洞を囲む立体物の内壁の少なくとも一部は、より上側の部分が空洞の内側へ突出するオーバーハング形状をしており、挟設部材設置段階は、内壁をオーバーハング形状に形成すべき位置に、挟設部材を設置する。

　空洞を囲む内壁がオーバーハング形状である場合、単に空洞部材料層を積層するのみでは、内壁の曲面を形成することは困難である。これに対し、このように構成すれば、内壁がオーバーハング形状をしている場合であっても、立体物の内部の空洞を適切に形成できる。

　尚、この構成において、空洞を囲む内壁とは、空洞を囲むようにして積層される複数の空洞部材料層のそれぞれの内周端により形成される壁面のことである。また、この構成において、内壁をオーバーハング形状に形成すべき位置に挟設部材を設置するとは、例えば、挟設部材の上側の空洞部材料層の少なくとも一部が下側の空洞部材料層よりも空洞の内側へ突出するようにする位置へ挟設部材を設置することである。このように構成すれば、挟設部材を挟んで複数の空洞部材料層を形成することで、オーバーハング形状の内壁を適切に造形できる。また、この場合、オーバーハング形状以外の部分については、挟設部材を挟まずに形成してよい。

　（構成５）挟設部材は、シート状の部材である。この場合、挟設部材としては、シート状のフィルム等を好適に用いることができる。このように構成すれば、空洞部材料層の間に挟みやすい構成の挟設部材を適切に用いることができる。また、挟設部材の切断等が容易になるため、挟設部材を設置する位置に合わせて、挟設部材の形状を容易かつ適切に調整することができる。

　（構成６）挟設部材は、板状の部材である。このように構成すれば、挟設部材の強度をより適切に高めることができる。これにより、挟設部材の上に空洞部材料層をより適切に形成できる。また、立体物全体の強度をより適切に高めることもできる。

　（構成７）挟設部材は、空洞部材料に対して接着性を有する材料で形成された部材である。このように構成すれば、空洞部材料層の間において挟設部材をより適切に固定できる。これにより、造形の完了後に空洞部材料層の間から挟設部材が外れること等を適切に防ぐことができる。

　（構成８）空洞部材料は、紫外線硬化型インクであり、挟設部材は、紫外線を照射することで紫外線硬化型インクが定着する材料で形成された部材である。

　このように構成した場合、空洞部材料として紫外線硬化型インクを用いることにより、立体物をより適切に造形できる。また、紫外線の照射により空洞部材料を挟設部材に定着させることにより、十分な接着性を有する状態で空洞部材料層の間に挟設部材を設置することができる。そのため、造形の完了後に空洞部材料層の間から挟設部材が外れること等をより適切に防ぐことができる。

　尚、この構成において、紫外線を照射することで紫外線硬化型インクが定着する材料とは、紫外線を照射することで、十分な接着性を有する状態でインクがその材料上に定着することである。より具体的に、このような材料としては、ステンレス、アルミ等の金属板、スチロール、アクリル、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリカーボネート等の樹脂シート、ベークライト、ガラスエポキシ、アルミナ、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）等のプリント基板、を用いることが考えられる。

　（構成９）挟設部材は、少なくとも配線パターンを有する電子回路基板である。このように構成すれば、挟設部材により多様な機能を持たせることができる。

　（構成１０）立体物の造形に用いる材料で形成された層である材料層を複数層積層することで内部に空洞を有する立体物を造形する造形装置であって、空洞の周囲の少なくとも一部を構成する材料である空洞部材料の液滴をインクジェット方式で吐出する吐出ヘッドと、複数の材料層の間に少なくとも一部が挟んで配設される部材である挟設部材を材料層上に設置する挟設部材設置手段とを備え、吐出ヘッドは、空洞部材料の液滴を吐出することにより、空洞の少なくとも一部の周囲を構成する材料層である空洞部材料層を形成し、挟設部材設置手段は、挟設部材を空洞部材料層上に設置し、更に、吐出ヘッドは、空洞部材料の液滴を挟設部材の少なくとも一部の上へ吐出することにより、挟設部材上に材料層を形成する。このように構成すれば、構成１と同様の効果を得ることができる。

　（構成１１）造形中の立体物の周囲を支えるサポート層を形成しつつ立体物を造形する立体物の製造方法であって、サポート層の材料となるサポート材料の液滴をインクジェット方式で吐出ヘッドから吐出することにより、内部に空洞を有するサポート層を複数層積層して形成し、サポート材料の液滴をインクジェット方式で吐出ヘッドから吐出することにより、空洞の少なくとも一部の周囲を構成するサポート層である空洞部サポート層を形成する空洞部サポート層形成段階と、複数のサポート層の間に少なくとも一部が挟んで配設される部材である挟設部材を空洞部サポート層上に設置する挟設部材設置段階と、サポート材料の液滴をインクジェット方式で吐出ヘッドから挟設部材の少なくとも一部の上へ吐出することにより、挟設部材上に更にサポート層を形成する挟設部材上サポート層形成段階とを備える。

　このように構成すれば、内部に空洞を有するサポート層を適切に形成できる。これにより、立体物の造形のコストを適切に抑えることができる。この構成において、空洞部材料に代えてサポート材料を用いる以外の点について、空洞部サポート層形成段階、挟設部材設置段階、及び挟設部材上サポート層形成段階の動作は、構成１～１０における空洞部材料層形成段階、挟設部材設置段階、及び挟設部材上材料層形成段階の動作と同一又は同様に行ってよい。

　（構成１２）造形中の立体物の周囲を支えるサポート層を形成しつつ立体物を造形する造形装置であって、サポート層の材料となるサポート材料の液滴をインクジェット方式で吐出することにより、内部に空洞を有するサポート層を複数層積層して形成する吐出ヘッドと、複数のサポート層の間に少なくとも一部が挟んで配設される部材である挟設部材をサポート層上に設置する挟設部材設置手段とを備え、吐出ヘッドは、サポート材料の液滴を吐出することにより、空洞の少なくとも一部の周囲を構成するサポート層である空洞部サポート層を形成し、挟設部材設置手段は、挟設部材を空洞部サポート層上に設置し、更に、吐出ヘッドは、サポート材料の液滴を挟設部材の少なくとも一部の上へ吐出することにより、挟設部材上にサポート層を形成する。このように構成すれば、構成１１と同様の効果を得ることができる。

　（構成１３）本発明の立体物の造形方法は、硬化性樹脂を用い、積層造形法により立体物を造形する立体物の造形方法であって、前記硬化性樹脂を積層して、内部に空洞を形成しつつ前記立体物の外部の形状を造形する第１の工程と、前記空洞に固形物をはめ込み、当該固形物の上にさらに前記硬化性樹脂を積層する第２の工程と、を１回または複数回行う。

　このように立体物の内部に空洞を形成し、固形物をはめ込むことにより、空洞部材料などの造形材料の消費を減らすことができる。また、立体物の内部に形成した空洞は、その上部を硬化性樹脂で閉じる必要があるので、空洞の内壁の少なくとも一部はオーバーハングの形状となるが、固形物を土台として樹脂を積層することで、オーバーハングを避けることができる。

　（構成１４）本発明の立体物の造形方法は、前記第２の工程では、前記硬化性樹脂より比重が小さい固形物をはめ込んでもよい。

　このように立体物の内部に形成された空洞に、硬化性樹脂より比重の小さい固形物をはめ込むことにより、立体物の軽量化を図れる。

　（構成１５）本発明の立体物の造形方法は、前記第２の工程において、前記空洞の深さよりも低い固形物をはめ込んでもよい。

　この構成により、固形物が空洞から突出せず、硬化性樹脂の積層面を平坦化する平坦化ローラとの衝突を回避できる。

　（構成１６）本発明の立体物の造形方法は、前記第２の工程において、前記空洞を形成する層の上面と前記固形物の上に、積層面が平坦になるまで複数層の前記硬化性樹脂を積層してもよい。

　この構成により、空洞を形成している層の上面と固形物との段差をなくすことができる。

　（構成１７）本発明の立体物の造形方法は、前記第１の工程において、上に行くにしたがって径が大きくなる空洞を形成してもよい。この構成により、空洞の内壁を形成しやすく、かつ、空洞に固形物をはめ込みやすい。

　（構成１８）本発明の立体物の造形方法において、前記固形物は、発泡性樹脂、スポンジ、木材、コルクまたはゴム、あるいはこれらの組合せ物であってもよい。この構成により、立体物を軽く、安価に造形することができる。

　（構成１９）本発明の立体物の造形方法において、前記第２の工程は、電子回路が形成された基板を、前記電子回路が形成された面を前記空洞に対向させて設置し、前記基板の上にさらに前記硬化性樹脂を積層してもよい。この構成により、立体物を光らせたり、動かしたり、また、立体物から音声を出したりする等の制御を行うことが可能となる。

　（構成２０）本発明の立体物の造形方法は、前記立体物の下方の領域で前記第２の工程を行うときに、前記硬化性樹脂より比重が大きい固形物をはめ込んでもよい。この構成により、立体物の重心を下方にして、安定して載置することができる。

　本発明によれば、例えば、内部に空洞を有する立体物をより適切に造形することができる。

本発明の一実施形態に係る造形装置の一例を示す図である。本例において造形する立体物の形状の一例を説明する図である。本例において立体物を造形する動作の一例を示すフローチャートである。蓋部材の厚さの具体例について説明をする図である。立体物の変形例について説明をする図である。立体物の更なる変形例の構成を示す図である。蓋部材及び立体物の更なる変形例について説明をする図である。他の実施の形態にかかる立体物の造形方法によって造形される立体物の一例を説明する図である。他の実施の形態にかかる造形装置の構成を示す図である。他の実施の形態にかかる立体物の製造方法による立体物の製造工程を示す図である。空洞と固形物との関係を示す図である。空洞への固形物のはめ込みを行う造形装置の構成を示す図である。他の実施形態にかかる立体物の造形方法によって造形される立体物の一例を説明する図である。他の実施形態にかかる立体物の造形方法によって造形される立体物の一例を説明する図である。

　以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る造形装置１０の一例を示す。図１（ａ）は、造形装置１０の要部の構成の一例を示す。図１（ｂ）は、造形装置１０におけるヘッド部１２の構成の一例を示す。

　本例において、造形装置１０は、積層造形法により立体物５０を造形する装置（立体物造形装置）であり、立体物５０の造形に用いる材料で形成された層である材料層を複数層積層することで、立体物５０を造形（製造）する。この場合、積層造形法とは、例えば、複数の層を重ねて立体物５０を造形する方法である。また、立体物５０とは、例えば、材料層を複数層積層して造形された三次元構造物のことである。また、本例において、造形装置１０は、以下において説明をする造形方法により、内部に空洞５６を有する立体物５０（図２（ｂ）参照）を造形する。また、この場合、造形の動作において、空洞５６の周囲の少なくとも一部を構成する材料である空洞部材料を用いて、空洞５６の周囲の少なくとも一部を構成する材料層である空洞部材料層を形成する。

　また、以下に説明をする点を除き、造形装置１０は、公知の造形装置と同一又は同様の構成を有してよい。また、造形装置１０は、公知のインクジェットプリンタの構成の一部を変更した装置であってよい。造形装置１０は、紫外線硬化型インク（ＵＶインク：Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔインク）を用いる二次元画像印刷用のインクジェットプリンタの一部を変更した装置であってよい。また、造形装置１０は、図示した構成以外にも、例えば、立体物５０の造形等に必要な各種構成を更に備えてよい。また、造形装置１０は、図示した構成以外に、造形データに基づいて造形装置１０の各部を制御する制御部等を更に備える。

　造形装置１０は、造形を行う造形部、以下において説明をする蓋部材６０を準備する蓋カット部、及び蓋部材６０を設置する蓋結合部に分かれた構成をしており、ヘッド部１２、造形台１４、ヘッド駆動部１６、切断台１８、カッター２０、及び吸着ユニット２２を備える。これらの各構成は、図１（ａ）に示すように、造形部、蓋カット部、及び蓋結合部のそれぞれに配設される。

　ヘッド部１２は、立体物５０の材料となる空洞部材料等の液滴（インク滴）を吐出する部分であり、造形装置１０における造形部に配設される。また、ヘッド部１２は、所定の条件に応じて硬化する空洞部材料等の液滴を吐出するインクジェットヘッドを有し、インクジェットヘッドから吐出した空洞部材料を硬化させることにより、立体物５０を構成する各層を重ねて形成する。ヘッド部１２の具体的な構成については、後に更に詳しく説明をする。

　造形台１４は、造形中の立体物５０を支持する台状部材であり、ヘッド部１２と対向する位置に配設され、造形中の立体物５０を上面に載置する。また、本例において、造形台１４は、少なくとも上面が上下方向（図中のＺ方向）へ移動可能な構成を有しており、立体物５０の造形の進行に合わせて、上面を移動させる。また、造形台１４は、上下方向と直交する面内の方向である水平方向（図中のＹ方向：主走査方向）へも移動可能であり、例えば、立体物５０を載せた状態で予め設定された送り方向へ移動することにより、ヘッド部１２に対して相対的に立体物５０を移動させる。この場合、送り方向とは、図中のＸ方向である。また、これにより、造形台１４は、予め設定された副走査方向（図中のＸ方向）へ立体物５０に対して相対的に移動する副走査動作をヘッド部１２に行わせる。この場合、ヘッド部１２に副走査動作を行わせるとは、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドに副走査動作を行わせることである。

　また、本例において、造形台１４は、更に、造形中の所定のタイミングにおいて、造形中の立体物５０を載せて水平方向（図中のＹ方向）へ移動することにより、造形装置１０における蓋結合部へ立体物５０を移動させる。例えば、造形台１４は、図中に破線で示した位置へ移動することにより、蓋結合部へ立体物５０を移動させる。

　ヘッド駆動部１６は、上下方向と直交する面内の方向へヘッド部１２を移動させる駆動部である。本例において、ヘッド駆動部１６は、予め設定された主走査方向（図中のＹ方向）へ移動しつつインク滴を吐出する主走査動作をヘッド部１２に行わせる。この場合、ヘッド部１２に主走査動作を行わせるとは、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドに主走査動作を行わせることである。また、造形装置１０の構成の変形例において、ヘッド駆動部１６は、ヘッド部１２に副走査動作を行わせてもよい。この場合、ヘッド駆動部１６は、位置が固定された造形台１４に対してヘッド部１２の側を副走査方向へ移動させることにより、ヘッド部１２に副走査動作を行わせる。

　切断台１８は、蓋部材６０の切断時に蓋部材６０を支持する台であり、造形装置１０における蓋カット部に配設され、上面に蓋部材６０を載置することにより、蓋部材６０を支持する。この場合、蓋部材６０の切断とは、造形すべき立体物５０の形状に応じて設定される形状に蓋部材６０を切断することである。また、蓋部材６０の形状は、立体物５０の内部において蓋部材６０を設置する位置に合わせて設定される。蓋部材６０の設置の仕方等については、後に更に詳しく説明をする。

　カッター２０は、蓋部材６０を切断する切断手段であり、蓋カット部において切断台１８と対向する位置に配設される。また、本例において、カッター２０は、Ｚ方向への移動、及びＸＹ平面内での移動が可能な構成を有しており、例えば造形装置１０の制御部の指示に応じて、予め設定された形状に蓋部材６０を切断する。

　尚、上記のように、造形装置１０は、カッター２０で蓋部材６０を切断することにより、必要な形状の蓋部材６０を準備する。また、造形装置１０の構成の変形例においては、例えば、造形動作中に蓋部材６０を用意するのではなく、造形の開始前等に予め用意された蓋部材６０を用いてもよい。この場合、蓋部材６０は、造形データに基づき、予め用意されたものであるか、若しくは、造形データ範囲より小さな複数の定形の蓋部材６０であってもよい。

　吸着ユニット２２は、吸着により保持した部材を移動させる部材であり、切断台１８上でカッター２０により切断された蓋部材６０を吸着して、造形装置１０における蓋結合部へ移動させる。また、吸着ユニット２２は、更に、造形台１４に載せられた状態で蓋結合部へ移動した造形中の立体物５０の上で蓋部材６０を解放し、立体物５０の造形面上に蓋部材６０を設置する。この場合、立体物５０の造形面とは、立体物５０においてその時点で形成されている最上部の層の上面のことである。立体物５０に蓋部材６０を設置する動作については、後に更に詳しく説明をする。

　また、造形中の立体物５０上に蓋部材６０が設置された後、造形台１４は、造形装置１０における造形部へ移動する。そして、ヘッド部１２は、蓋部材６０上に更に層を形成する。また、所定の数の層を形成した後に更に蓋部材６０を載せる場合には、上記の動作を更に繰り返す。以上のように構成すれば、立体物５０を適切に造形することができる。

　続いて、ヘッド部１２のより具体的な構成について、更に詳しく説明をする。本例において、ヘッド部１２は、空洞部材用ヘッド３０２、サポート材用ヘッド３０４、及び複数の紫外線光源３０６を有する。

　空洞部材用ヘッド３０２及びサポート材用ヘッド３０４は、インクジェット方式で液滴（インク滴）を吐出するインクジェットヘッドである。この場合、インクとは、例えば、インクジェット方式で吐出する液体のことである。空洞部材用ヘッド３０２及びサポート材用ヘッド３０４としては、例えば公知のインクジェットヘッドを好適に用いることができる。また、本例において、空洞部材用ヘッド３０２及びサポート材用ヘッド３０４は、所定のノズル列方向（例えば、図中のＸ方向）へ複数のノズルが並ぶノズル列を有する。

　また、空洞部材用ヘッド３０２は、立体物５０の造形に用いる空洞部材料の液滴を吐出するインクジェットヘッドである。この場合、空洞部材料としては、例えば、公知の造形用のインク（造形材）等を好適に用いることができる。また、本例において、空洞部材料としては、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型インク、例えば造形インク、透明インク、白色インク、プロセスカラーインク等を用いてもよい。

　また、空洞部材用ヘッド３０２は、空洞部材料の液滴を吐出することにより、空洞部材料層を形成する。この場合、空洞部材料層とは、空洞部材料で形成された層（インクの層）のことである。また、本例において、空洞部材用ヘッド３０２は、複数の空洞部材料層を積層して、内部に空洞を有する立体物５０を造形する。内部に空洞を有する立体物５０の形状については、後に更に詳しく説明をする。

　サポート材用ヘッド３０４は、造形中の立体物５０の周囲を支えるサポート層の材料となるサポート材料の液滴を吐出するインクジェットヘッドである。この場合、サポート層の材料としては、公知のサポート層の材料を好適に用いることができる。

　尚、サポート層は、立体物５０の造形の完了後に除去される。そのため、サポート層の材料としては、立体物５０における空洞部材料層へ影響を与えることなく除去可能な材料を用いることが好ましい。例えば、サポート層の材料としては、立体物５０の造形後に水で溶解可能な水溶性の材料を用いることが好ましい。また、この場合、より具体的に、サポート層の材料として、空洞部材料層を構成する空洞部材料よりも紫外線による硬化度が弱く、分解しやすい紫外線硬化型インク等を用いることが考えられる。また、図１（ａ）においては、図示の便宜上、サポート層を含めた状態で、立体物５０を図示している。サポート層の具体的な形状については、立体物５０の具体的な形状と共に、後に更に詳しく説明をする。

　複数の紫外線光源３０６は、インクを硬化させる硬化手段であり、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線を発生する。紫外線光源３０６としては、例えば、ＵＶＬＥＤ（紫外ＬＥＤ：ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等を好適に用いることができる。また、紫外線光源３０６として、メタルハライドランプや水銀ランプ等を用いることも考えられる。また、本例において、複数の紫外線光源３０６のそれぞれは、間に空洞部材用ヘッド３０２及びサポート材用ヘッド３０４を挟むように、ヘッド部１２における主走査方向（Ｙ方向）の一端側及び他端側のそれぞれに配設される。

　以上のような構成を用いることにより、立体物５０を適切に造形することができる。より具体的には、空洞部材用ヘッド３０２を用いることにより、立体物５０を構成する空洞部材料層を適切に造形することができる。また、サポート材用ヘッド３０４を用いることにより、造形中の立体物５０を支えるサポート層を適切に形成できる。また、紫外線光源３０６を用いることにより、空洞部材料層等を適切に硬化させることができる。

　また、ヘッド部１２は、上記以外の構成を更に有してもよい。例えば、着色された立体物５０を造形する場合、ヘッド部１２は、着色用の有彩色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドや、減法混色での着色に必要な白色インク滴を吐出するヘッド等を更に有してもよい。また、ヘッド部１２は、造形中に空洞部材量層やサポート層を平坦化する平坦化手段（例えば平坦化ローラ等）等をインクジェットヘッドと紫外線光源３０６との間に更に有してもよい（図９参照）。

　続いて、本例において造形する立体物５０の形状について、更に詳しく説明をする。上記においても説明をしたように、本例において、造形装置１０は、内部に空洞を有する立体物５０を造形する。また、造形装置１０は、造形中において、必要に応じて、立体物５０の周囲にサポート層を形成する。更に、本例においては、造形装置１０は、空洞部材料及びサポート層の材料以外に、蓋部材６０を更に用いて立体物５０の造形を行う。

　図２は、本例において造形する立体物５０の形状の一例を説明する図である。また、以下においては、説明の便宜上、先ず、従来の方法で造形した場合の立体物５０の形状について、説明をする。

　図２（ａ）は、従来の方法で造形をした立体物５０の形状の一例を示す。従来の方法で立体物５０を造形した場合、通常、立体物５０の内部に空洞は存在せず、立体物５０の造形物５２は、図示した構成のように、内部が詰まった構成になる。この場合、立体物５０の造形物５２とは、造形の材料で形成された領域のことである。また、造形の動作中において、造形物５２の周囲には、必要に応じて、サポート層が積層されたサポート部５４が形成される。図２（ａ）の造形物５２は、下から上に向かって面方向に広がったオーバーハング形状であるので、造形を可能にする為にはサポート層が必要となる。

　続いて、本例の造形装置１０により造形する立体物５０について、説明をする。図２（ｂ）は、本例の造形装置１０により造形する立体物５０の形状の一例を示す。この場合も、造形装置１０は、例えば必要に応じてサポート部５４で周囲を支えつつ、立体物５０における造形物５２を形成する。また、上記においても説明をしたように、本例において、造形装置１０は、内部に空洞５６を有する立体物５０を造形する。この場合、内部に空洞５６を有するとは、例えば図示した構成のように、造形物５２の内部が中空（抜き空間）になっていることである。また、本例において、立体物５０の空洞５６には、蓋部材６０が設置される。また、蓋部材６０の上には、更に空洞部材料層が形成される。

　ここで、本例において、蓋部材６０は、複数の材料層（空洞部材料層）の間に少なくとも一部が挟んで配設される部材である挟設部材の一例である。また、後に更に詳しく説明をするように、本例においては、空洞部材料層形成段階、挟設部材設置段階、及び挟設部材上材料層形成段階を行うことにより、立体物５０を造形する。

　この場合、空洞部材料層形成段階とは、蓋部材６０の下の空洞部材料層を形成する段階であり、造形装置１０の造形部では、ヘッド１２の空洞部材用ヘッド３０２（図１参照）から空洞部材料の液滴を吐出することにより、立体物５０における空洞５６の少なくとも一部の周囲を構成する空洞部材料層を形成する。
　また、挟設部材設置段階は、空洞部材料層形成段階で形成した空洞部材料層上に蓋部材６０を設置する段階であり、造形装置１０の蓋結合部では、吸着ユニット２２（図１参照）により、造形中の立体物５０の造形面上に蓋部材６０を設置する。この場合、吸着ユニット２２は、挟設部材設置手段として機能する。また、蓋部材６０の設置については、必ずしも吸着ユニット２２等を用いて自動的に行う場合に限らず、造形装置１０の造形を一時停止して、オペレータの手作業等で行うこと等も考えられる。
　また、挟設部材上材料層形成段階は、蓋部材６０上に材料層を形成する段階であり、造形装置１０の造形部では、蓋部材６０の少なくとも一部の上へ空洞部材用ヘッド３０２から空洞部材料の液滴を吐出することにより、蓋部材６０上に空洞部材料層を形成する。また、この場合、蓋部材６０の上に形成する空洞部材料層とは、蓋部材６０を挟んで空洞５６の上側を覆うような材料層であってもよい。

　また、本例において、造形装置１０は、例えば、空洞５６内の少なくとも一部がオーバーハングしている立体物５０を造形する。空洞５６内の少なくとも一部がオーバーハングしているとは、例えば、造形の完了後の立体物５０において、空洞５６を囲む立体物５０の内壁の少なくとも一部について、重力方向のより上側の部分が空洞５６の内側へ突出するオーバーハング形状をしていることである。また、空洞５６を囲む内壁とは、空洞５６を囲むようにして積層される複数の空洞部材料層のそれぞれの内周端により形成される壁面（側面）のことである。

　また、より具体的に、内壁がオーバーハング形状であるとは、内壁の少なくとも一部について、上側の空洞部材料層の内周端の少なくとも一部が下側の空洞部材料層よりも内側に突出していることである。また、内壁がオーバーハング形状であるとは、水平面（例えば空洞の底面等）に対して内壁（空洞側面）がなす角度が直角以上のことであってよい。この場合、水平面に対して内壁がなす角度とは、内壁を構成する面の傾斜角度のことである。また、図２（ｂ）に示した構成においては、蓋部材６０の上に形成される空洞部材料層で空洞５６の上部を覆う箇所について、オーバーハングしている部分と考えることができる。

　ここで、造形途中の立体物５０において、空洞５６を囲む内壁がオーバーハング形状である場合、単に空洞部材料層を積層するのみでは、内壁の形状（曲面等）を適切に形成することは困難である。例えば、図２（ｂ）に示した構成の場合、蓋部材６０を用いずに単に空洞部材料層を積層するのみでは、空洞５６の上部を覆う部分を適切に形成することは困難である。

　これに対し、本例においては、挟設部材設置段階において、吸着ユニット２２は、内壁をオーバーハング形状に形成すべき位置に、蓋部材６０を設置する。この場合、内壁をオーバーハング形状に形成すべき位置に蓋部材６０を設置するとは、蓋部材６０の上側の空洞部材料層の少なくとも一部が下側の空洞部材料層よりも空洞５６の内側へ突出するようにする位置へ、蓋部材６０を設置することである。

　このように構成すれば、造形装置１０は、内壁がオーバーハング形状をしている場合であっても、立体物５０の内部の空洞５６を適切に形成できる。これにより、造形装置１０は、立体物５０をより適切に造形することができる。また、この場合、空洞５６の内壁の側面は、オーバーハングにならない、つまり上方が拡がった空間を形成している必要がある。

　尚、内壁がオーバーハング形状をしている位置以外については、蓋部材６０を挟まずに、空洞部材料層を積層してよい。この場合、先ず、造形装置１０は、空洞５６に対応する領域が空けられた空洞部材料層を重ねて形成することにより、内壁がオーバーハングしていない空間を内部に有する造形物５２を形成する。そして、造形装置１０は、その上面に蓋部材６０を設置することにより、その空間の開口部を蓋部材６０により覆う。ここで、空間の開口部とは、その時点までに形成されている空洞５６の開口部である。また、蓋部材６０は、必ずしも開口部の全体を覆う必要はなく、造形すべき立体物５０の形状に応じて、開口部の一部を覆ってもよい。その後、造形装置１０は、蓋部材６０上に更に材料層（空洞部材料層）を形成し、オーバーハング形状の内壁を形成する。このように構成すれば、立体物５０の空洞５６を適切に形成できる。また、必要に応じて、内壁がオーバーハング形状をしている位置以外の一部についても、蓋部材６０を挟んで、空洞部材料層を積層してもよい。

　また、本例において、蓋部材６０としては、様々な素材（材料）の部材を用いることが考えられる。この場合、蓋部材６０について、少なくとも、上に積層する空洞部材料の重量に耐える程度の強度と平坦性や厚さの均一性を持たせることが好ましい。この場合、空洞部材料層については１層毎に硬化させるため、蓋部材６０について、大きな強度は不要である。例えば、可撓性の蓋部材６０を用いたとしても、空洞部材料層の厚さを十分に確保することにより、蓋部材６０を用いた造形を適切に行うことができる。例えば、高さが１０ｃｍ程度の立体物５０を造形する場合において、蓋部材６０上に積層する空洞部材料層の厚さを１ｃｍ程度にすること等が考えられる。また、必要に応じて、例えば空洞５６内に柱構造等を形成し、蓋部材６０を支えることで強度を高めること等も考えられる。

　また、蓋部材６０の素材について、より具体的には、カッター２０（図１参照）等により切断が可能なシート状の部材を用いることが考えられる。シート状の部材としては、シート状のフィルム等を用いることが考えられる。より具体的に、このような素材としては、例えば、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、アクリル、ポリアセタール、塩ビ、エポキシ、ポリカーボネート等の樹脂シートを用いることが考えられる。このように構成すれば、蓋部材６０について、空洞部材料層の間に挟みやすい構成を適切に実現できる。また、蓋部材６０の切断等が容易になるため、蓋部材６０を設置する位置に合わせて、蓋部材６０の形状を容易かつ適切に調整することができる。

　また、蓋部材６０の厚さについては、材質に応じて、造形後の立体物５０の強度や、切断の容易さ等を考慮して決定することが好ましい。また、造形装置１０では、蓋部材６０については、造形の動作の途中で吸着ユニット２２による移動（搬送）や設置（嵌め込み）を行う。そのため、これらの動作の安定性を考慮すると、蓋部材６０の厚さについて、例えば１００μｍ以上にすることが好ましい。

　また、蓋部材６０については、空洞部材料に対して接着性を有する材料で形成されることが好ましい。この場合、空洞部材料に対して接着性を有するとは、例えば、蓋部材６０上に形成した空洞部材料を硬化させた場合に、空洞部材料が十分な接着強度で蓋部材６０に接着することである。このように構成すれば、空洞部材料層の間において蓋部材６０をより適切に固定できる。これにより、造形の完了後に空洞部材料層の間から蓋部材６０が外れること等を防ぐことができる。

　また、本例において、空洞部材料としては、紫外線硬化型インクを用いる。そのため、蓋部材６０としては、紫外線を照射することで紫外線硬化型インクが定着する材料で形成された部材を用いることが好ましい。この場合、紫外線を照射することで紫外線硬化型インクが定着する材料とは、紫外線を照射することで、十分な接着性を有する状態でインクがその材料上に定着することである。また、紫外線を照射することで紫外線硬化型インクが定着する材料とは、紫外線硬化型インクを用いた印刷装置で印刷が可能な材料であってよい。紫外線硬化型インクを用いた印刷装置で印刷が可能な材料とは、紫外線硬化型インクを弾かない材料のことである。

　また、より具体的に、紫外線硬化型インクの空洞部材料を用いる場合、ポリエチレンやポリプロピレン等は、空洞部材料に対する親和性が弱く、接着性が低くなるおそれがある。そのため、この場合、アクリル、ＰＥＴ、ポリカーボネート等で形成された蓋部材６０を用いることが好ましい。また、発泡スチロールで形成された蓋部材６０等も、好適に用いることができる。

　また、蓋部材６０としては、シート状の部材に限らず、板状の部材を用いてもよい。この場合、板状の部材とは、自重によって撓まない程度の強度を有する部材である。この場合、蓋部材６０としては、各種のプラスチックやステンレス、メッキ処理された鋼板、アルミナ等の金属で形成された部材を用いることが考えられる。このように構成すれば、蓋部材６０の強度をより適切に高めることができる。これにより、蓋部材６０の上に空洞部材料層をより適切に形成できる。また、立体物５０全体の強度をより適切に高めることもできる。

　また、蓋部材６０の設置の仕方について、挟設部材設置段階では、蓋部材６０を設置する位置において蓋部材６０の外周の形状が空洞５６の開口部より大きくなるような蓋部材６０を設置する。蓋部材６０の外周とは、立体物５０の外面側における蓋部材６０の端部のことである。また、空洞５６の開口部とは、立体物５０の造形の途中において、その時点までに形成されている空洞５６の開口部であってよい。

　また、蓋部材６０として、空洞５６の開口部（空洞上面）よりも広い面状の部材を用いることが好ましい。このように構成すれば、空洞５６の開口部を蓋部材６０により適切に覆うことができる。これにより、造形装置１０は、蓋部材６０よりも上の空洞部材料層をより適切に形成できる。

　また、挟設部材設置段階では、造形の完了後に蓋部材６０が立体物５０の内部に隠れるように、蓋部材６０を設置することが好ましい。造形の完了後に蓋部材６０が立体物５０の内部に隠れるとは、例えば、蓋部材６０の上下に形成される空洞部材料層よりも外側へ蓋部材６０の外周がはみ出さないことである。このように構成すれば、立体物５０の外観への影響を防ぎつつ、蓋部材６０を適切に用いることができる。

　また、挟設部材設置段階の動作の前（例えばカッター２０による切断時等）に、造形する立体物５０を示す造形データに基づき、設置する位置における立体物５０の形状に合わせた形状及び大きさの蓋部材６０を準備する。これにより、造形の動作の中で、造形データに基づき、必要なサイズ及び形状の蓋部材６０を作成する。そして、挟設部材設置段階において、造形装置１０は、蓋結合部において、作成した蓋部材６０を立体物５０の造形面に設置する。また、必要なサイズ及び形状の蓋部材６０の準備は、必ずしも造形の動作の中で行う必要はなく、例えば造形装置１０による造形の動作の開始前に行ってもよい。この場合、造形データに基づき、必要な蓋部材６０を予め準備することが考えられる。更には、造形データ範囲より小さな複数の定形の蓋部材６０を予め準備し、定形の空洞を複数形成してもよい。以上のように構成すれば、造形装置１０は、立体物５０の空洞５６内に蓋部材６０を適切に設置できる。

　続いて、立体物５０に蓋部材６０を設置する動作について、更に詳しく説明をする。図３は、本例において立体物５０を造形する動作の一例を示すフローチャートであり、造形装置１０により立体物５０を造形（製造）する動作の一例を示す。本例において、造形装置１０の制御部は、例えば、造形データに基づき、蓋部材６０を設置すべき位置を予め設定する。この場合、制御部は、例えば、空洞５６（図２参照）を囲む内壁がオーバーハングしている位置を選択し、蓋部材６０を設置すべき位置に設定する。また、設定した位置を、例えば記憶装置に記憶する。

　そして、立体物５０を造形する動作においては、例えば、造形装置１０の制御部は、積層される空洞部材料層のそれぞれを形成する前に、蓋部材６０を設置する位置か否かを判断する（Ｓ１０２）。この場合、造形装置１０の制御部は、予め記憶装置に記憶している蓋部材６０を設置すべき位置に基づき、この判断を行う。そして、造形装置１０の制御部は、蓋部材６０を設置する位置ではないと判断した場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、空洞部材用ヘッド３０２（図１参照）により、１層の空洞部材料層を形成する（Ｓ１０６）。また、造形装置１０の制御部は、紫外線光源３０６（図１参照）により、形成した空洞部材料層を硬化させる。また、造形装置１０の制御部は、必要に応じて、サポート材用ヘッド３０４（図１参照）により、１層のサポート層を形成する。

　一方、例えば、造形装置１０の制御部は、内壁がオーバーハング形状の位置に次の層を形成する場合等において、蓋部材６０を設置する位置であると判断した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、吸着ユニット２２（図１参照）を用いて切断台１８（図１参照）から蓋部材６０を搬送して、立体物５０の造形面上に蓋部材６０を設置する（Ｓ１０４）。また、その後、造形装置１０の制御部は、上記と同様にＳ１０６の動作を行い、１層の空洞部材料層の形成や、必要に応じたサポート層の形成等を行う。

　そして、この層の形成で造形の動作が完了する場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、動作を終了し、立体物５０の造形が完了する。この場合、その後、必要に応じて、水洗によりサポート層を除去する動作等を更に行ってよい。また、まだ造形が完了しておらず、更に空洞部材料層等を形成する場合、Ｓ１０２に戻り、以降の動作を繰り返す。

　ここで、上記の動作において、蓋部材６０を設置するＳ１０４の動作は、挟設部材設置段階に相当する。また、Ｓ１０６の動作により蓋部材６０を設置した直後に空洞部材料層を形成するＳ１０６の動作は、挟設部材上材料層形成段階の動作に相当する。また、蓋部材６０を設置するＳ１０４の動作の直前に空洞部材料層を形成するＳ１０６の動作は、空洞部材料層形成段階の動作に相当する。この場合、蓋部材６０を設置するＳ１０４の動作の直前に空洞部材料層を形成するＳ１０６の動作とは、例えば、Ｓ１０２において蓋部材６０を設置する位置であると判断するループ（Ｓ１０２～Ｓ１０８の繰り返し動作）の前のループにおけるＳ１０６の動作のことである。また、このＳ１０６の動作においては、上記においても説明をしたように、立体物５０における空洞５６の少なくとも一部の周囲を構成する空洞部材料層を形成する。

　本例によれば、造形装置１０は、空洞部材料層を順次積み上げて三次元構造物を形成する積層方式である積層造形法により、立体物５０を適切に造形できる。また、この場合、空洞部材料層を積層する途中に蓋部材６０を挟むことにより、様々な形状の空洞５６を立体物５０の内部に適切に形成できる。例えば、空洞５６の開口部の少なくとも一部を覆うように空洞部材料層を形成することが考えられる。また、空洞５６の最上部で空洞５６の開口部を覆う位置以外においても、空洞５６の内壁を様々な形状のオーバーハング状に適切に形成できる。

　そのため、本例によれば、内部に空洞５６を有する立体物５０をより適切に造形することができる。また、これにより、材料の使用量を低減し、立体物５０の重量を適切に軽量化することができる。また、造形動作時において、材料の補充の手間等を減らし、造形の作業に要する手間を減らすこともできる。更には、材料の使用量を低減することにより、造形のコストを抑えることもできる。

　また、この場合、空洞部材料層の間に蓋部材６０を挟んで複数の空洞部材料層を重ねることにより、造形物５２の強度を高めること等も可能になる。例えば、ある程度以上の強度を有する蓋部材６０を用いることにより、蓋部材６０に造形物５２の骨格としての機能を持たせ、造形物５２の強度を適切に高めることができる。これにより、空洞５６を形成することで造形物５２の強度が低下することを適切に抑えることができる。この場合、蓋部材６０の強度について、当該蓋部材６０の上に形成される少なくとも１層分の空洞部材料層を支えることが可能な強度等にすることが好ましい。また、蓋部材６０の強度について、自重により撓まない程度の強度にすることがより好ましい。

　続いて、立体物５０のより具体的な形状や、立体物５０の構成の変形例について、説明をする。図４は、蓋部材６０の厚さの具体例について説明をする図である。

　上記においても説明をしたように、蓋部材６０の厚さについては、例えば、蓋部材６０の材質、造形後の立体物５０の強度、及び蓋部材６０の切断の容易さ等を考慮して決定することが好ましい。また、立体物５０の造形時において、１層の材料層（空洞部材料層）については、使用する材料の特性や、求められる造形の精度に応じて、適宜設定することが考えられる。そのため、蓋部材６０の厚さと、１層の材料層との大小関係について、様々に設定することが考えられる。

　図４（ａ）は、１層の空洞部材料層よりも蓋部材６０が薄い場合の例を示す。この場合、蓋部材６０は、例えば、連続して積層される２層の空洞部材料層の間に挟んで配設される。

　この場合、造形時に行う空洞部材料層形成段階では、造形装置１０は、蓋部材６０の下側の空洞部材料層である下側層１０２を形成する。また、挟設部材設置段階では、造形装置１０は、下側層１０２上に蓋部材６０を設置する。そして、挟設部材上材料層形成段階では、造形装置１０は、蓋部材６０の上側の層である上側層１０４を、蓋部材６０を挟んで下側層１０２上に形成する。このように構成すれば、造形装置１０は、複数の空洞部材料層の間に適切に蓋部材６０を設置できる。

　尚、上側層１０４について、蓋部材６０を挟んで下側層１０２上に形成するとは、図示のように、上側層１０４の一部の領域において下側層１０２との間に蓋部材６０を挟むことであってよい。また、上側層１０４において、下側層１０２上に直接重なる領域と、蓋部材６０上の形成される領域とが生じることになる。その結果、単に上側層１０４を形成するのみでは、両者の境界部において、蓋部材６０の厚さ分の段差が生じるおそれもある。そのため、この場合、造形装置１０では、上側層１０４の形成時において、例えば平坦化ローラ等の平坦化手段を用いて層の平坦化を行うことが好ましい。

　図４（ｂ）は、１層の空洞部材料層の厚さと蓋部材６０の厚さとが等しい場合の例を示す。この場合、蓋部材６０は、空洞部材料層の間に１層の中間層１０６を挟んで離れた２層の空洞部材料層の間に挟んで配設される。

　この場合、造形時に行う空洞部材料層形成段階では、図４（ａ）を用いて示した場合と同一又は同様にして、造形装置１０は、下側層１０２を形成する。また、挟設部材設置段階では、造形装置１０は、下側層１０２上に蓋部材６０を設置する。その後、造形装置１０は、上側層１０４を形成する前に、蓋部材６０を囲む外周の領域に、蓋部材６０と同じ厚さの空洞部材料層である中間層１０６を更に形成する。

　ここで、中間層１０６の厚さとは、例えば、平坦化ローラ等の平坦化手段により平坦化を行った後の厚さであってよい。この場合、例えば、蓋部材６０よりも厚い中間層１０６を形成した後、硬化させる前に平坦化をすることで蓋部材６０の厚さと中間層１０６の厚さとを等しくしてよい。また、中間層１０６の形成は、例えば蓋部材６０を設置する前に行ってもよい。

　また、挟設部材上材料層形成段階では、造形装置１０は、中間層１０６及び蓋部材６０の上に、上側層１０４を形成する。このように構成した場合も、例えば、複数の空洞部材料層の間に適切に蓋部材６０を設置できる。

　また、蓋部材６０の厚さは、１層の空洞部材料層の厚さよりも厚くてもよい。図４（ｃ）は、１層の空洞部材料層よりも蓋部材６０が厚い場合の例を示す。この場合、蓋部材６０は、複数の空洞部材料層を挟んで離れた２層の空洞部材料層の間に挟んで配設される。

　この場合、造形時に行う空洞部材料層形成段階では、図４（ａ）等を用いて示した場合と同一又は同様にして、造形装置１０は、下側層１０２を形成する。また、挟設部材設置段階では、造形装置１０は、下側層１０２上に蓋部材６０を設置する。その後、造形装置１０は、上側層１０４を形成する前に、蓋部材６０を囲む外周の領域に、中間層１０６として、蓋部材６０の厚さ分の複数の空洞部材料層を形成する。

　この場合、平坦化ローラ等の平坦化手段により平坦化を行った後の複数の中間層１０６の厚さについて、蓋部材６０の厚さと等しくすればよい。また、中間層１０６の形成は、蓋部材６０を設置する前に行ってもよい。

　そして、この場合も、挟設部材上材料層形成段階では、造形装置１０は、中間層１０６及び蓋部材６０の上に、上側層１０４を形成する。このように構成した場合も、例えば、複数の空洞部材料層の間に適切に蓋部材６０を設置できる。

　続いて、本例の造形装置１０により造形する立体物５０の構成の変形例について、説明をする。図２においては、立体物５０の空洞５６における最上部の位置のみに蓋部材６０を設置した場合の立体物５０の構成について、説明をした。しかし、立体物５０の具体的な形状については、この構成に限らず、様々に変形することもできる。

　図５及び図６は、立体物５０の変形例について説明をする図である。尚、以下に説明をする点を除き、図５及び図６において、図１～４と同じ符号を付した構成は、図１～４における構成と同一又は同様の特徴を有する。

　図５（ａ）は、立体物５０の変形例の構成を示す。本変形例において、立体物５０は、造形物５２内に、分割された複数の空洞５６を有する。より具体的に、造形物５２は、複数の蓋部材６０を用いて造形されている。これにより、立体物５０の造形物５２内には、空洞部材料の間に蓋部材６０を挟んで並ぶ複数の空洞５６が形成されている。この場合、複数の空洞５６は、上下方向（Ｚ方向）において蓋部材６０により隔てられる。

　また、それぞれの蓋部材６０の下には、複数の柱状部２０２が形成されている。複数の柱状部２０２のそれぞれは、造形の材料（空洞部材料）により形成された柱状部分（柱構造）であり、蓋部材６０の下面の一部と接触することにより、蓋部材６０を支持する。また、複数の柱状部２０２のうち、一番下の蓋部材６０を支持する柱状部２０２は、造形物５２の下部領域から連続して形成される。また、一番下以外の蓋部材６０を支持する柱状部２０２は、支持する蓋部材６０の位置に応じて、更に下の蓋部材６０の上に形成される。

　本変形例によれば、立体物５０内に、３次元方向に並ぶ複数の空洞５６を適切に形成することができる。この場合、一つの大きな空洞５６を形成する場合と比べ、立体物５０の強度を高めることができる。より具体的に、柱状部２０２を形成することにより、縦方向（上下方向）の強度を適切に高めることができる。また、ある程度以上の強度を有する蓋部材６０を複数個用いることにより、横方向の強度を高めることも可能になる。そのため、立体物５０のサイズが大きい場合にも、柱状部２０２や蓋部材６０により強度の補強をしつつ、立体物５０内に適切に空洞５６を形成することができる。また、本変形例においても、図２（ｂ）と同様に、個々の空洞５６の内壁の側面は、柱状部２０２の側面を含めて、オーバーハングにならない、つまり上方が拡がった空間を形成している。

　尚、補強をしつつ空洞５６を形成するという点のみを考えた場合、一見、蓋部材６０を用いずに、柱状部２０２のみを形成すればよいように思われるかもしれない。しかし、この場合、空洞５６の開口部を覆うことができない。また、空洞５６の内壁をオーバーハング形状にすることも難しい。そのため、単に柱状部２０２を形成するのみでは、形成可能な立体物５０の形状が限られる。これに対し、本変形例においては、図１～４を用いて説明をした場合と同様に、蓋部材６０を用いている。そのため、上記のように構成すると、内部に空洞５６を形成しつつ、様々な形状の立体物５０を適切に造形できる。

　図５（ｂ）は、立体物５０の更なる変形例の構成を示す。本変形例においては、それぞれの蓋部材６０について、柱状部２０２ではなく、蓋支持部材２０４を用いて支持を行う。蓋支持部材２０４は、空洞５６の高さに合わせた厚さに形成された部材であり、空洞５６内に設置されることにより、その空洞５６上に設置される蓋部材６０の下面を支持する。このように構成すれば、蓋部材６０を適切に支持することができる。また、これにより、立体物５０の強度をより適切に高めることができる。

　ここで、蓋支持部材２０４としては、板状又は台状の部材を好適に用いることができる。また、蓋支持部材２０４については、図示した構成のように、空洞５６内の一部の領域に設置してよい。また、蓋支持部材２０４としては、造形物５２を構成する空洞部材料よりも比重の低い素材で形成された部材を用いることが好ましい。このように構成すれば、例えば、造形完了後の立体物５０の重量を適切に抑えることができる。また、蓋支持部材２０４としては、空洞部材料よりも安価な素材で形成された部材を用いることがより好ましい。このように構成すれば、立体物５０のコスト上昇を適切に抑えることができる。

　また、蓋支持部材２０４として、発泡スチロールで形成された部材等を用いることが考えられる。また、図５（ｂ）においては、複数の蓋部材６０を用いることで形成された複数の空洞５６のそれぞれに対し、それぞれの空洞５６の高さに合わせた厚さに形成された蓋支持部材２０４を用いた場合について図示している。また、それぞれの空洞５６に設置する蓋支持部材２０４について、１個にした場合の構成を図示している。

　しかし、立体物５０の更なる変形例においては、蓋部材６０の支持の仕方を更に変更することも考えられる。この場合、それぞれの空洞５６内に複数個の蓋支持部材２０４を設置してもよい。また、空洞５６の高さに合わせた厚さに形成された蓋支持部材２０４を用いるのではなく、例えば、空洞５６内に発泡スチロールを充填すること等も考えられる。

　また、立体物５０の構成については、複数の蓋部材６０を用いることで、内部に空洞５６を形成しつつ、より複雑な様々な形状での造形を行うこともできる。図６は、立体物５０の更なる変形例の構成を示す。図６（ａ）は、立体物５０の垂直断面図である。図６（ｂ）は、立体物５０のＡＡ断面図である。図６（ｃ）は、ＡＡ断面の上に設置される蓋部材６０の形状を示す。

　図示したように、本変形例においては、蓋部材６０により分割される複数の空洞５６を造形すべき立体物５０の形状に合わせて形成することにより、立体物５０の造形物５２内において上下方向（縦方向）に並ぶ複数の空洞５６を複数組形成している。このように構成すれば、例えば、より複雑な形状の立体物５０に対しても、空洞５６を適切に形成することができる。

　また、この場合、立体物５０の外面形状については、立体物５０の周囲にサポート部５４を形成することにより、様々な形状に形成することができる。この場合、サポート部５４は、必要な高さにまで形成すればよい。例えば、図６に示した構成の場合、外周の壁面にオーバーハング形状が存在する範囲内でサポート部５４を形成すればよい。このように構成すれば、立体物５０を適切に形成することができる。

　また、上記においては、蓋部材６０の形状について、主に、空洞５６の開口部の全体を覆う場合について、説明をした。しかし、蓋部材６０の形状は、必ずしもこのような形状に限らず、必要な領域のみを覆う形状にしてもよい。この場合、例えば、少なくとも上に空洞部材料層を形成すべき領域のみを覆う形状の蓋部材６０を用いることが考えられる。

　図７は、蓋部材６０及び立体物５０の更なる変形例について説明をする図である。尚、以下に説明をする点を除き、図７において、図１～６と同じ符号を付した構成は、図１～６における構成と同一又は同様の特徴を有する。

　図７（ａ）は、蓋部材６０の変形例の構成を示す。上記においても説明をしたように、蓋部材６０の形状は、立体物５０の空洞５６における必要な領域のみを覆う形状にしてもよい。また、より具体的に、この場合、例えば、図７（ａ）に示すように、穴部６４を囲む被覆部６２を有し、被覆部６２の部分で空洞５６を覆う蓋部材６０を用いること等が考えられる。この場合も、下側の空洞部材料層に載り、かつ、少なくとも上に空洞部材料層を形成すべき領域に被覆部６２を形成することにより、蓋部材６０を用いて立体物５０を適切に造形することができる。また、蓋部材６０の形状については、より一般的に、枠状、リング状、又はドーナツ状等にすること等が考えられる。

　また、上記においては、蓋部材６０に関し、主に、全体が均一な状態で繋がった部材を用いる場合について説明をした。しかし、蓋部材６０については、例えば、所定の形状のより小さな部材を組み合わせて所望の形状にした構成を用いること等も考えられる。

　図７（ｂ）は、蓋部材６０の変形例の構成を示す。この場合、蓋部材６０は、所定の形状の単位部材６６を複数個組み合わせることで形成されている。また、図示した場合において、単位部材６６は、中央部に穴部６４を有する６角形の枠型部材であり、互いの辺を合わせて並ぶことにより、ハニカム構造の蓋部材６０を構成する。このように構成した場合も、様々な形状の蓋部材６０を適切に形成することができる。また、これにより、立体物５０における空洞５６の開口部に合わせ、様々な形状の蓋部材６０を適切に用いることができる。

　尚、単位部材６６の形状については、６角形の部材に限らず、他の様々な形状の部材を用いてもよい。また、単位部材６６として、穴部６４を有する部材に限らず、穴部６４を有さない部材等を用いてもよい。

　また、上記においては、主に、立体物５０における造形物５２内に空洞５６を形成する場合について、説明をした。しかし、造形に必要な材料を減らしてコストを低減する観点等で考えた場合、造形物５２内に限らず、サポート部５４内に空洞５６を形成すること等も考えられる。

　図７（ｃ）は、立体物５０の更なる変形例の構成を示す図であり、サポート部５４内に空洞５６を形成する場合の構成の一例を示す。この場合、造形装置１０（図１参照）は、例えば、サポート材料の液滴をサポート材用ヘッド３０４（図１参照）から吐出することにより、内部に空洞を有するサポート層を複数層積層して形成する。また、この場合、空洞部材料に代えてサポート材料を用いる以外の点について図１～６を用いて説明をした空洞部材料層形成段階、挟設部材設置段階、及び挟設部材上材料層形成段階の動作と同一又は同様にして、空洞部サポート層形成段階、挟設部材設置段階、及び挟設部材上サポート層形成段階を行う。この場合、空洞部サポート層形成段階とは、造形装置１０が、サポート材料の液滴をサポート材用ヘッド３０４から吐出することにより、空洞５６の少なくとも一部の周囲を構成するサポート層である空洞部サポート層を形成する段階である。また、挟設部材設置段階とは、造形装置１０が、複数のサポート層の間に少なくとも一部が挟んで配設される蓋部材６０を空洞部サポート層上に設置する段階である。また、挟設部材上サポート層形成段階とは、造形装置１０が、サポート材料の液滴をサポート材用ヘッド３０４から蓋部材６０の少なくとも一部の上へ吐出することにより、蓋部材６０上にサポート層を形成する段階である。

　このように構成すれば、蓋部材６０を用いて、内部に空洞５６を有するサポート部５４を適切に形成できる。これにより、サポート材料の使用量を低減し、造形に要するコストを適切に抑えることができる。また、サポート部５４内に空洞５６を形成することにより、造形の完了後にサポート材料をより容易に除去すること等も可能になる。

　また、立体物５０の更なる変形例においては、例えば、挟設部材として単なる蓋状の部材（蓋部材６０）以外の構成を用いること等も考えられる。図７（ｄ）は、立体物５０の更なる変形例の構成を示す図であり、空洞部材料層等の間に挟む挟設部材として電子回路を実装した基板６７を設置する場合の構成の一例を示す。基板６７は、回路部品６８が実装された回路基板である。また、基板６７は、少なくとも配線パターンを有する電子回路基板の一例である。回路部品６８としては、抵抗、コンデンサ、半導体、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等の回路部品や、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、スピーカー、マイク、モータ等の入出力部品、光センサ、サーミスタ等のセンサ、バッテリー、太陽電池等の電源部品等を用いることが考えられる。また、これらに限定されず、その他の回路部品等を用いてもよい。このように構成すれば、例えば、造形物５２に対し、光や、音、声、振動等の入出力が可能な機能等の、各種の電子的な機能をもたせることができる。

　尚、挟設部材としてこのような基板６７を用いる場合、挟設部材設置段階では、基板６７の上面を超えて回路部品６８の一部が突出することがないように、基板６７を設置することが好ましい。このように構成すれば、例えば、回路部品６８が挟設部材設置段階以降における空洞部材料層の形成動作の妨げになることを適切に防ぐことができる。

　尚、前記した実施の形態にかかる立体物５０の製造方法、造形装置では、造形中の立体物５０の造形面上に蓋部材６０を設置して、内部に空洞を有する立体物５０を造形する場合を例示して説明したが、立体物５０の造形に使用する空洞部材料を削減し、立体物５０を軽量化する方法はこれに限定されない。例えば、立体物５０の空洞５６の上面に蓋部材６０を設置する代わりに、空洞５６内に空洞部材料と異なる比重を有する固形物３２を配置しても良い。

　以下、変形例にかかる立体物の造形方法について説明する。
　図８（ａ）は、本実施の形態の立体物造形方法によって造形される立体物５０の一例を示す図、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す立体物の断面図である。図８（ａ）に示す立体物５０は、台座の上に止まっている鳥であるが、鳥の脚が細い。このため鳥の重量が重いと、脚の部分が折れてしまうおそれがある。

　本実施の形態の立体物の造形方法で造形される立体物５０の一例である鳥は、図８（ｂ）に示すように、内部に固形物３２が入っている。この固形物３２は、硬化性樹脂よりも比重が軽く、立体物５０である鳥の軽量化を図っている。例えば、前記硬化性樹脂の比重が１前後であるのに対して、固形物３２をポリエチレンの発泡体で０．１程度の比重のものを使用すれば内部重量を１／１０程度にすることができる。

　なお、台座にも固形物３２ａが入っているが、この固形物３２ａは硬化性樹脂よりも比重が重い。これにより、立体物の重心を下げ、この立体物を安定して置くことができる。固形物３２ａは、例えば比重が７．８程度のステンレス製のブロックを使用することで、錆びることがなく好適である。

　図９は、変形例にかかる造形装置１０（造形部）の構成を示す図である。この造形装置１０における造形部は、インクジェットヘッドから噴射した紫外線硬化樹脂を、紫外線で固めて積層するインクジェット方式の３Ｄプリンタである。造形装置１０は、ヘッド部１２、主走査駆動部１１、造形台１４、及び制御部１０７を備える。ヘッド部１２は、立体物５０の材料となる液滴（インク滴）を吐出する部分である。なお、造形装置１０は、紫外線硬化樹脂を用いたものに限らず、インクジェットヘッドから高温状態で噴射し、常温に冷やして硬化させる熱可塑性の硬化性樹脂を積層する方式であっても良い。

　ヘッド部１２には、空洞部材料である有色および無色のインクや、サポート用材料を含むインクを吐出するインクヘッド３００（例えば、前記した空洞部材用ヘッド３０２、サポート材用ヘッド３０４）と、吐出したインクを硬化させる紫外線光源３０６と、立体物５０の造形中に形成される硬化性樹脂の積層面を平坦化する平坦化ローラ１２１を有している。ここでは、インクヘッド３００を３つ示しているが、インクヘッド３００の数は、使用するインクの種類の数に応じて、適宜の数とすることができる。

　ヘッド部１２は、例えば、紫外線の照射により硬化する硬化性樹脂のインク滴等を吐出し、硬化させることにより、立体物５０を構成する各層を形成する。具体的には、ヘッド部１２は、例えば、制御部１０７の指示に応じてインク滴を吐出することにより、硬化性樹脂の層を形成する層形成動作と、層形成動作で形成された硬化性樹脂の層を硬化させる硬化動作とを複数回繰り返して行う。これにより、ヘッド部１２は、硬化した硬化性樹脂の層を複数層重ねて形成する。

　主走査駆動部１１は、ヘッド部１２に主走査動作を行わせる駆動部である。ここで、主走査動作とは、例えば、予め設定された主走査方向（図中のＹ方向）へ移動しつつインク滴を吐出する動作である。

　主走査駆動部１１は、キャリッジ１１１及びガイドレール１１２を有する。キャリッジ１１１は、ヘッド部１２を造形台１４と対向させて保持する保持部である。つまり、キャリッジ１１１は、インク滴の吐出方向が造形台１４へ向かう方向になるように、ヘッド部１２を保持する。また、主走査動作時において、キャリッジ１１１は、ヘッド部１２を保持した状態で、ガイドレール１１２に沿って移動する。ガイドレール１１２は、キャリッジ１１１の移動をガイドするレール状部材であり、主走査動作時において、制御部１０７の指示に応じて、キャリッジ１１１を移動させる。

　尚、主走査動作におけるヘッド部１２の移動は、立体物５０に対する相対的な移動であってよい。例えば、ヘッド部１２の位置を固定して、例えば造形台１４を移動させることにより、立体物５０の側を移動させてもよい。

　造形台１４は、載置台の一例であり、造形中の立体物５０を載置する。造形台１４は、上面を上下方向（図中のＺ方向）へ移動させる機能を有しており、制御部１０７の指示に応じて、立体物５０の造形の進行に合わせて、上面を移動させる。また、これにより、造形装置１０では、造形途中の立体物５０における被造形面と、ヘッド部１２との間の距離（ギャップ）を適宜調整する。ここで、立体物５０の被造形面とは、例えば、ヘッド部１２により次の層が形成される面のことである。尚、ヘッド部１２に対して造形台１４を上下動させるＺ方向への走査は、例えばヘッド部１２の側を移動させることで行ってもよい。

　制御部１０７は、例えば造形装置１０のＣＰＵであり、造形すべき立体物５０の形状情報や、カラー画像情報等に基づいて造形装置１０の各部を制御することにより、立体物５０の造形の動作を制御する。

　尚、造形装置１０は、図９に図示した構成以外にも、例えば、立体物５０の造形や着色等に必要な各種構成を更に備えてよい。例えば、造形装置１０は、ヘッド部１２に副走査動作を行わせる副走査駆動部等を更に備えてもよい。副走査動作とは、例えば、造形中の立体物５０に対して相対的に、主走査方向と直交する副走査方向へ、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドを移動させる動作である。副走査駆動部は、例えば、副走査方向における長さがヘッド部１２におけるインクジェットヘッドの造形幅よりも長い立体物５０を造形する場合等に、必要に応じて、ヘッド部１２に副走査動作を行わせる。また、副走査駆動部は、例えば、ヘッド部１２を保持するキャリッジと共にガイドレールを移動させる駆動部であってもよい。

　次に、図９に示す造形装置１０を用いて、立体物を造形する立体物造形方法について説明する。図１０（ａ）～図１０（ｄ）は、本実施の形態の立体物造形方法による立体物の製造工程を示す図である。なお、説明の便宜上、図１０（ａ）～図１０（ｄ）に示す製造工程で製造される立体物は、図８（ａ）に示す鳥とは異なる。

　造形装置１０は、３次元形状情報に基づいて樹脂を積層し、造形台１４の上に、サポート部５４および立体物５０を積層していく。ところで、立体物５０が上に行くにしたがって大きくなる場合、既積層面の上に新たに積層する面のほうが大きいため、硬化性樹脂を積層することができない、いわゆる「オーバーハング」と呼ばれる状態が生じる。サポート部５４は、造形中の立体物５０の外周を囲むことで立体物５０を支持する積層構造物（サポート層）であり、これにより、オーバーハングの部分に硬化性樹脂を積層することができる。サポート部５４は、立体物５０の造形完了後に、例えば水により溶解除去される。

　本実施の形態では、３次元形状情報は、立体物の内部に空間を有する情報である。図１０（ａ）に示すように、立体物の外部の形状が形成されるとともに、内部には空洞５６が形成される。これは、「第１の工程」に相当する。空洞５６は、上に向かうにしたがって、その径が大きくなる形状を有している。なお、空洞５６のデータはＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ）等で３次元形状をデザインする際に同時に作成してもよいし、造形の前に造形時の向きや大きさ、配置等を調整する際に作成してもよい。３次元スキャナーで作成した造形データの場合は、後者の手順となる。

　図１０（ａ）の形状が作られると、いったん積層を止めて、図１０（ｂ）に示すように、空洞５６に固形物３２をはめ込む。本実施の形態では、固形物３２として発泡性樹脂を用いる。樹脂素材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等、造形材料と接触しても化学反応を起こさない材料を用いる。発泡性樹脂は、泡が大きいと泡の孔部分に造形材料が入り込み、積層の厚さ維持ができなくなるおそれがあるので、個々の気泡が独立している「単泡」のものが好ましい。固形物３２は発泡性樹脂に限らず、硬化性樹脂と反応しない材料であればよく、例えば、スポンジ、木材、コルク、ゴム等を用いることができる。固形物３２は、硬化性樹脂よりも比重が小さいものが好ましい。

　固形物３２の形状は、空洞５６にはめ合う形状が好ましい。図１０（ｂ）に示す固形物３２のような台形の断面を有するものであってもよいし、空洞５６よりもわずかに広めで断面が矩形なものであって、素材の柔らかさではめ合うものでもよい。なお、はめ合いが悪く、空洞５６と固形物３２の間に隙間ができると、積層すべき硬化性樹脂が流れ込んで造形不良の原因となる。

　空洞５６に固形物３２をはめ込む動作は、ユーザが手作業で行う。空洞５６に固形物３２をはめ込んだ後、造形装置１０による積層を再開し、図１０（ｃ）に示すように、固形物３２の上に硬化性樹脂を積層する。これは、「第２の工程」に相当する。

　ここで、空洞５６の深さと固形物３２の高さとの関係について説明する。図１１（ａ）は、空洞５６に固形物３２をはめ込んだ状態（図１０（ｂ）参照）を示す図である。図１１（ａ）に示すように、固形物３２の高さは空洞５６の深さに対して低く、空洞５６を画成している層の上面Ｐ１と固形物３２の上面Ｐ２との間には、２００μｍ程度のクリアランスＣがある。なお、２００μｍは一例であり、クリアランスＣの大きさは適宜設計することができる。

　被造形面である面Ｐ１と固形物３２の上面Ｐ２の上に硬化性樹脂を積層する際には、被造形面上に硬化性樹脂を吐出し、平坦化ローラ１２１で平坦に均した後に、紫外線で硬化させる処理が行われる。図１１（ａ）において、一点鎖線Ｌは平坦化ローラ１２１の下端の軌跡を示す。本実施の形態では、固形物３２は、面Ｐ１よりクリアランスＣの分だけ低いため、平坦化ローラ１２１が固形物３２に衝突する事態を未然に防止することができる。

　本実施の形態では、空洞５６に固形物３２をはめ込んだ後に、立体物５０を形成するための硬化性樹脂を固形物３２の上面全体にも吐出する。このとき、吐出する硬化性樹脂の量を１つの層を形成するための必要量よりも若干多め（例えば、２０％増）に吐出する。多めに吐出された硬化性樹脂を平坦化ローラ１２１で平坦化することにより、図１１（ｂ）に示すように、固形物３２があった場所とそれ以外の場所の段差が徐々に小さくなり、２０層程度、積層すると、図１１（ｃ）に示すように、被造形面Ｐ１が平面になる。これにより、次に固形物３２をはめ込むときに、適切にはめ込むことができる。

　図１０に戻って説明する。図１０（ｃ）の状態の後も継続して、造形装置１０によって、３次元形状情報にしたがって積層を行い、図１０（ｄ）に示すように、立体物５０の外部の形状を形成するとともに、内部には空洞５６を有する。そこで、造形装置１０は、いったん積層を止めて、固形物３２をはめ込む。このように、空洞５６を形成して固形物３２をはめ込み、さらに積層するという動作を繰り返し行うことで、内部に固形物３２を入れた立体物５０を造形することができる。

　なお、上記では、固形物３２をはめ込んだ空洞５６の上にさらに空洞５６を形成する例（図１０（ｄ）参照）を示しているが、必ずしも新たな空洞５６を形成する必要があるわけではなく、図１０（ｃ）で示す状態から空所を形成することなく硬化性樹脂を積層して立体物を造形してもよい。立体物の内部にどの程度の大きさの空所を何個作るかは、立体物の形状、造形材料の消費を減らしたい程度、軽量化したい程度等によって、適宜設計することができる。

　以上、本実施の形態の立体物造形方法について説明した。本実施の形態の立体物造形方法は、内部に、硬化性樹脂より比重が小さい固形物３２を入れた立体物５０を生成するので、立体物５０を軽量化することができる。これにより、立体物５０に細い部分があったとしても、その部分が折れたりするリスクを低減できる。

　また、本実施の形態の立体物造形方法は、内部に固形物３２を入れるので、空洞５６の部分についても、立体物５０の強度を維持することができ、固形物３２の上面の積層を可能にしている。さらに、固形物３２として安価な材料を選択することで、安価に立体物５０を形成することができる。また、図１０のように複数の固形物３２の間に立体物５０の柱構造を形成すれば、上下方向の力に対しての強度を確保できる。

　以上、本発明の立体物造形方法について実施の形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではない。上記した実施の形態では、空洞５６に固形物３２をはめ込む動作をユーザが手作業で行う例を挙げたが、固形物３２のはめ込みは自動で行ってもよい。図１２は、空洞５６への固形物３２のはめ込みも行うことができる造形装置１０の構成を示す図である。図１２に示す造形装置１０において、造形部は、図９に示す装置と同じ構成を有する。図１２に示す装置は、この構成に加え、固形物カット部と、固形物取付部を有している。

　固形物カット部はカッター７２を有し、例えば、固形物３２を空洞５６の形状に応じてカットする機能を有している。固形物カット部と固形物取付部との間には、レール７４が懸架されており、吸着ユニット７０がレール７４上を往来する。吸着ユニット７０は、固形物カット部でカットされた固形物３２を吸着して、固形物取付部に運ぶ。一方、造形部にて、内部に空洞５６が形成された立体物５０を載せた造形台１４を固形物取付部へスライドする。そして、固形物取付部において、吸着ユニット７０が立体物５０に形成された空洞５６に固形物３２をはめ込む。そして、空洞５６に固形物３２をはめ込んだ後、立体物５０を載せた造形台１４を造形部に戻して、立体物５０の積層を再開する。このような造形装置１０を用いることで、固形物３２を自動的にはめ込むことができる。

　また、固形物３２として、前記したのと同様な回路部品６８を有する基板６７を入れてもよい。図１３（ａ）は、回路部品６８を有する基板６７を入れた立体物の断面図、図１３（ｂ）は回路部品６８を有する基板６７の構成を示す図である。基板６７は上面側が積層面になることから片面実装の基板が用いられる。回路部品６８としてはマイクロプロセッサー、マイク、スピーカー、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、各種センサー、モーター、電池等、一般の電子部品が実装される。

　基板６７は、回路部品６８を有する面を空洞５６に向けて、すなわち、回路部品６８を有する面を下向きにして、空洞５６にはめ込まれる。このように固形物３２の中に回路部品６８を有する基板６７を入れることにより、立体物５０を光らせたり、動かしたり、また、立体物５０から音声を出したりする等の制御を行うことが可能となる。なお、このように片面実装の基板６７を設けた場合には、回路部品６８の凹凸に合わせて容易に変形する固形物３２を使用するが、必ずしも、空洞５６に固形物３２をはめ込む必要はない。また、固形物３２としてスポンジのような柔らかい物をはめ込む場合に、空洞５６の内壁とスポンジとのクリアランスをなくすように、空洞５６よりも若干大きいスポンジを用いることができる。この場合、スポンジが空洞５６からはみ出す可能性があるが、基板６７として回路部品６８の実装基板でなく、ステンレス等の金属板やアクリル等のプラスチック板等を用いることで、そのはみ出しを抑えることができる。

　また、上記した実施の形態では、空洞５６の形状とほぼ同じ形状の固形物３２をはめ込む例を挙げたが、固形物３２は必ずしも空洞５６と同じ形状でなくてもよい。図１４（ａ）は、空洞５６に環状の固形物３２をはめ込んだ例を示す断面図、図１４（ｂ）はその上面図である。図１４（ａ）は、図１４（ｂ）のＡ－Ａ断面である。

　図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、環状の固形物３２と空洞５６の内壁を接続することにより、固形物３２の上に硬化性樹脂を積層できる。これにより、固形物３２がなければ、図１４（ｃ）に実線で示すように、空洞５６の内壁５６ａを形成する際にオーバーハングの形状になってしまい、空洞５６の内壁５６ａを形成するのが困難であるところ、環状の固形物３２により点線で示すように固形物３２の上面にも樹脂５６ｂを積層できるので、オーバーハングの状態を回避して、適切に空洞５６を生成できる。

　また、上記した実施の形態では、固形物３２をはめ込んだ後、図１０（ｃ）に示すように、固形物３２と被造形面との段差をなくして平面化するように、固形物３２の全体に硬化性樹脂を積層する例を挙げたが、この工程を経ずに、図１０（ａ）に示す空洞５６を形成しつつ外部の形状を形成する積層を行ってもよい。

　さらに、上記した実施の形態で、複数の空洞５６の形状を同じものとすれば、空洞５６の配置のデータ生成が容易になり、自動でのデータ生成も容易である。また、対応する複数の固形物３２も同じものになるので、固形物３２の製作、空洞５６へのはめ込み作業も効率化や標準化、自動化が容易になる。

　以下、本実施の形態の立体物造形方法の効果について説明する。
（１）本実施の形態の立体物造形方法は、硬化性樹脂を積層して、内部に空洞５６を形成しつつ立体物５０の外部の形状を造形する第１の工程と（図１０（ａ）参照）、空洞５６に固形物３２をはめ込み（図１０（ｂ）参照）、当該固形物３２の上にさらに硬化性樹脂を積層する第２の工程と（図１０（ｃ）（ｄ）参照）、を１回または複数回行う。このように立体物５０の内部に空洞５６を形成し、空洞５６に固形物３２をはめ込むことにより、造形材料の消費を減らすことができる。また、立体物５０の内部に形成した空洞５６は、その上部を硬化性樹脂で閉じる必要があるので、空洞５６の内壁の少なくとも一部はオーバーハングの形状となるが（例えば、図１４（ｃ）の３０ａ）、固形物３２を土台として樹脂を積層することで、オーバーハングを避けることができる。

（２）本実施の形態の立体物造形方法は、硬化性樹脂より比重が小さい固形物３２をはめ込む。このように立体物５０の内部に形成した空洞５６に、硬化性樹脂より比重の小さい固形物３２をはめ込むことにより、立体物５０の軽量化を図れる。

（３）本実施の形態の立体物造形方法は、空洞５６の深さよりも低い固形物３２をはめ込む（図１１（ａ）参照）。この構成により、固形物３２が空洞５６から突出せず、硬化性樹脂の積層面を平坦化する平坦化ローラ１２１との衝突を回避できる。

（４）本実施の形態の立体物造形方法は、空洞５６を形成する層の上面と固形物３２の上に、積層面が平坦になるまで複数層の硬化性樹脂を積層する（図１１（ａ）～（ｃ）参照）。この構成により、空洞５６を形成している層の上面と固形物３２との段差をなくすことができる。

（５）本実施の形態の立体物造形方法は、上に行くにしたがって径が大きくなる空洞５６を形成してもよい（図１０（ａ）参照）。この構成により、空洞５６の内壁を形成しやすく、かつ、空洞５６に固形物３２をはめ込みやすい。

（６）本実施の形態の立体物造形方法において、固形物３２として、発泡性樹脂を用いている。この構成により、立体物５０を軽く、安価に造形することができる。

（７）本実施の形態の変形例にかかる立体物造形方法において、回路部品６８が形成された基板６７を、回路部品６８が形成された面を空洞５６に対向させて設置し、基板６７の上にさらに硬化性樹脂を積層してもよい（図１３参照）。この構成により、立体物５０を光らせたり、動かしたり、また、立体物５０から音声を出したりする等の制御を行うことが可能となる。

（８）本実施の形態の立体物造形方法では、立体物５０の下方にある台座に硬化性樹脂より比重が重い固形物３２ａをはめ込む（図８参照）。この構成により、立体物５０の重心を下方にして、立体物５０を安定して載置することができる。

（９）また、本実施の形態の立体物造形方法は、硬化性樹脂を積層して、内部に空洞５６を形成しつつ立体物５０の外部の形状を造形する第１の工程と（図１０（ａ）参照）、空洞５６に固形物３２をはめ込み（図１０（ｂ）参照）、当該固形物３２の上にさらに硬化性樹脂を積層する第２の工程と（図１０（ｃ）（ｄ）参照）、を１回または複数回行う。このように立体物５０の内部に空洞５６を形成し、空洞５６に固形物３２をはめ込むことにより、造形材料の消費を減らすことができる。また、立体物５０の内部に形成した空洞５６は、その上部を硬化性樹脂で閉じる必要があるので、空洞５６の内壁の少なくとも一部はオーバーハングの形状となるが（例えば、図１４（ｃ）の５６ａ）、固形物３２を土台として樹脂を積層することで、オーバーハングを避けることができる。

（１０）本実施の形態の立体物造形方法は、硬化性樹脂より比重が小さい固形物３２をはめ込む。このように立体物５０の内部に形成した空洞５６に、硬化性樹脂より比重の小さい固形物３２をはめ込むことにより、立体物５０の軽量化を図れる。

（１１）本実施の形態の立体物造形方法は、空洞５６の深さよりも低い固形物３２をはめ込む（図１１（ａ）参照）。この構成により、固形物３２が空洞５６から突出せず、硬化性樹脂の積層面を平坦化する平坦化ローラ１２１との衝突を回避できる。

（１２）本実施の形態の立体物造形方法は、空洞５６を形成する層の上面と固形物３２の上に、積層面が平坦になるまで複数層の硬化性樹脂を積層する（図１１（ａ）～（ｃ）参照）。この構成により、空洞５６を形成している層の上面と固形物３２との段差をなくすことができる。

（１３）本実施の形態の立体物造形方法は、上に行くにしたがって径が大きくなる空洞５６を形成してもよい（図１０（ａ）参照）。この構成により、空洞５６の内壁を形成しやすく、かつ、空洞５６に固形物３２をはめ込みやすい。

（１４）本実施の形態の立体物造形方法において、固形物３２として、発泡性樹脂を用いている。この構成により、立体物５０を軽く、安価に造形することができる。

（１５）本実施の形態の変形例にかかる立体物造形方法において、電子回路６８が形成された基板６７を、電子回路６８が形成された面を空洞５６に対向させて設置し、基板６７の上にさらに硬化性樹脂を積層してもよい（図１３参照）。この構成により、立体物５０を光らせたり、動かしたり、また、立体物５０から音声を出したりする等の制御を行うことが可能となる。

（１６）本実施の形態の立体物造形方法では、立体物５０の下方にある台座に硬化性樹脂より比重が重い固形物３２ａをはめ込む（図８参照）。この構成により、立体物５０の重心を下方にして、立体物５０を安定して載置することができる。

　本発明は、例えば立体物の造形方法に好適に用いることができる。

　本発明は、積層造形法により立体物を造形する立体物造形方法に関する。

　１０　　　造形装置
　１１　　　主走査駆動部
　１１１　　　キャリッジ
　１１２　　　ガイドレール
　１２　　　ヘッド部
　１４　　　造形台
　１６　　　ヘッド駆動部
　１８　　　切断台
　２０　　　カッター
　２２　　　吸着ユニット
　３２、３２ａ　　　固形物
　５０　　　立体物
　５２　　　造形物
　５４　　　サポート部
　５６　　　空洞
　５６ａ　　　内壁
　５６ｂ　　　樹脂
　６０　　　蓋部材
　６２　　　被覆部
　６４　　　穴部
　６６　　　単位部材
　６７　　　基板
　６８　　　回路部品
　７０　　　吸着ユニット
　７２　　　カッター
　７４　　　レール
　１０２　　　下側層
　１０４　　　上側層
　１０６　　　中間層
　１０７　　　制御部
　１２１　　　平坦化ローラ
　２０２　　　柱状部
　２０４　　　蓋支持部材
　３００　　　インクヘッド
　３０２　　　空洞部材用ヘッド
　３０４　　　サポート材用ヘッド
　３０６　　　紫外線光源

Claims

　立体物の造形に用いる材料で形成された層である材料層を複数層積層することで内部に空洞を有する前記立体物を造形する立体物の製造方法であって、
　前記空洞の周囲の少なくとも一部を構成する前記材料である空洞部材料の液滴をインクジェット方式で吐出ヘッドから吐出することにより、前記空洞の少なくとも一部の周囲を構成する前記材料層である空洞部材料層を形成する空洞部材料層形成段階と、
　複数の前記材料層の間に少なくとも一部が挟んで配設される部材である挟設部材を前記空洞部材料層上に設置する挟設部材設置段階と、
　前記空洞部材料の液滴をインクジェット方式で前記吐出ヘッドから前記挟設部材の少なくとも一部の上へ吐出することにより、前記挟設部材上に更に前記材料層を形成する挟設部材上材料層形成段階と
を備えることを特徴とする立体物の製造方法。
　前記挟設部材設置段階は、造形の完了後に前記挟設部材が前記立体物の内部に隠れるように、前記挟設部材を前記空洞部材料層上に設置することを特徴とする請求項１に記載の立体物の製造方法。
　前記挟設部材設置段階は、
　前記挟設部材を設置する位置において前記挟設部材の外周の形状が前記空洞の開口部より大きくなるような前記挟設部材を設置することを特徴とする請求項１に記載の立体物の製造方法。
　造形の完了後の前記立体物において、前記空洞を囲む前記立体物の内壁の少なくとも一部は、前記空洞における下側よりも上側の部分が前記空洞の内側へ突出するオーバーハング形状をしており、
　前記挟設部材設置段階は、前記内壁をオーバーハング形状に形成すべき位置に、前記挟設部材を設置することを特徴とする請求項１に記載の立体物の製造方法。
　前記挟設部材は、シート状の部材であることを特徴とする請求項１に記載の立体物の製造方法。
　前記挟設部材は、板状の部材であることを特徴とする請求項１に記載の立体物の製造方法。
　前記挟設部材は、前記空洞部材料に対して接着性を有する材料で形成された部材であることを特徴とする請求項１に記載の立体物の製造方法。
　前記空洞部材料は、紫外線硬化型インクであり、
　前記挟設部材は、紫外線を照射することで紫外線硬化型インクが定着する材料で形成された部材であることを特徴とする請求項１に記載の立体物の製造方法。
　前記挟設部材は、少なくとも配線パターンを有する電子回路基板であることを特徴とする請求項１に記載の立体物の製造方法。
　造形中の立体物の周囲を支えるサポート層を形成しつつ前記立体物を造形する造形装置であって、
　前記サポート層の材料となるサポート材料の液滴をインクジェット方式で吐出することにより、内部に空洞を有する前記サポート層を複数層積層して形成する吐出ヘッドと、
　複数の前記サポート層の間に少なくとも一部が挟んで配設される部材である挟設部材を前記サポート層上に設置する挟設部材設置手段と、を備え、
　前記吐出ヘッドは、前記サポート材料の液滴を吐出することにより、前記空洞の少なくとも一部の周囲を構成する前記サポート層である空洞部サポート層を形成し、
　前記挟設部材設置手段は、前記挟設部材を前記空洞部サポート層上に設置し、
　更に、前記吐出ヘッドは、前記サポート材料の液滴を前記挟設部材の少なくとも一部の上へ吐出することにより、前記挟設部材上に前記サポート層を形成することを特徴とする造形装置。
　硬化性樹脂を用い、積層造形法により立体物を造形する立体物の製造方法であって、
　前記硬化性樹脂を積層して、内部に空洞を形成しつつ前記立体物の外部の形状を造形する第１の工程と、
　前記空洞に固形物をはめ込み、当該固形物の上にさらに前記硬化性樹脂を積層する第２の工程と、
　を１回または複数回行う立体物の製造方法。
　前記第２の工程では、前記硬化性樹脂より比重が小さい固形物をはめ込む請求項１１に記載の立体物の製造方法。
　前記第２の工程では、前記空洞の深さよりも低い固形物をはめ込む請求項１１に記載の立体物の製造方法。
　前記第２の工程では、前記空洞を形成する層の上面と前記固形物の上に、積層面が平坦になるまで複数層の前記硬化性樹脂を積層する請求項１１に記載の立体物の製造方法。
　前記第１の工程では、上に行くにしたがって径が大きくなる空洞を形成する請求項１１に記載の立体物の製造方法。