特許 7197489 硬化層と金属配線を有する構造物の形成方法及び構造物形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-19

(45)【発行日】2022-12-27

(54)【発明の名称】硬化層と金属配線を有する構造物の形成方法及び構造物形成装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/106 20170101AFI20221220BHJP

   B29C 64/393 20170101ALI20221220BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20221220BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20221220BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20221220BHJP

【ＦＩ】

B29C64/106

B29C64/393

B33Y10/00

B33Y30/00

B33Y50/02

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019542918

(86)(22)【出願日】2017-09-22

(86)【国際出願番号】 JP2017034330

(87)【国際公開番号】W WO2019058515

(87)【国際公開日】2019-03-28

【審査請求日】2019-08-27

【審判番号】

【審判請求日】2021-07-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000992

【氏名又は名称】弁理士法人ネクスト

(72)【発明者】

【氏名】橋本 良崇

(72)【発明者】

【氏名】牧原 克明

【合議体】

【審判長】里村 利光

【審判官】石附 直弥

【審判官】松波 由美子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／０４１１８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－６７１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５０７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２３１６８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

B29C64

B33Y

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

硬化性粘性流体を吐出する第１吐出工程と、
前記第１吐出工程において吐出された前記硬化性粘性流体を半硬化させる第１半硬化工程と、
前記第１吐出工程と前記第１半硬化工程とを繰り返して、第１半硬化層を形成する第１半硬化層形成工程と、
前記第１半硬化層の少なくとも一部を平坦化装置により平坦化して、前記第１半硬化層に対象面を形成する平坦化工程と、
前記対象面に前記硬化性粘性流体を吐出する第２吐出工程と、
前記第２吐出工程において吐出された前記硬化性粘性流体を半硬化させる第２半硬化工程と、
前記第２吐出工程と前記第２半硬化工程とを繰り返して、前記第１半硬化層の厚みに比べて薄い第２半硬化層を形成する第２半硬化層形成工程と、
前記第１半硬化層及び前記第２半硬化層をさらに硬化させて硬化層を形成する第１硬化工程と、
前記硬化層の前記対象面に金属製流体を吐出する第３吐出工程と、
前記第３吐出工程において吐出された前記金属製流体を硬化させ、前記対象面に金属配線を形成する第２硬化工程と、
を含む、硬化層と金属配線を有する構造物の形成方法。

【請求項2】

前記硬化性粘性流体は、紫外線硬化樹脂であり、
前記第２半硬化工程は、前記紫外線硬化樹脂に照射する紫外線の強度、照射時間、照射回数のうち、少なくとも１つを低減させることで前記硬化性粘性流体を半硬化させる、請求項１に記載の硬化層と金属配線を有する構造物の形成方法。

【請求項3】

前記第２吐出工程において、
インクジェットヘッドを用いて前記硬化性粘性流体を前記対象面に吐出し、前記インクジェットヘッドから吐出可能な吐出量のうち最小の吐出量を設定し、前記対象面の各部分を１回だけ走査させながら前記硬化性粘性流体を吐出させ、前記対象面に薄膜状に広がった薄膜層を形成し、
前記第２半硬化工程において、
前記薄膜層を半硬化させる、請求項１又は請求項２に記載の硬化層と金属配線を有する構造物の形成方法。

【請求項4】

硬化性粘性流体を吐出する吐出装置と、
金属製流体を吐出する金属吐出装置と、
前記吐出装置により吐出された前記硬化性粘性流体を半硬化させ半硬化層を形成する半硬化装置と、
前記半硬化層を平坦化する平坦化装置と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記硬化性粘性流体を前記吐出装置により吐出する第１吐出処理と、
前記第１吐出処理において吐出された前記硬化性粘性流体を前記半硬化装置により半硬化させる第１半硬化処理と、
前記第１吐出処理と前記第１半硬化処理とを繰り返して、第１半硬化層を形成する第１半硬化層形成処理と、
前記第１半硬化層の少なくとも一部を前記平坦化装置により平坦化して、前記第１半硬化層に対象面を形成する平坦化処理と、
前記対象面に前記硬化性粘性流体を前記吐出装置により吐出する第２吐出処理と、
前記第２吐出処理において吐出された前記硬化性粘性流体を、前記半硬化装置により半硬化させる第２半硬化処理と、
前記第２吐出処理と前記第２半硬化処理とを繰り返して、前記第１半硬化層の厚みに比べて薄い第２半硬化層を形成する第２半硬化層形成処理と、
前記第１半硬化層及び前記第２半硬化層をさらに硬化させて硬化層を形成する第１硬化処理と、
前記硬化層の前記対象面に前記金属製流体を前記金属吐出装置により吐出する第３吐出処理と、
前記第３吐出処理において吐出された前記金属製流体を硬化させ、前記対象面に金属配線を形成する第２硬化処理と、
を実行する、構造物形成装置。

【請求項5】

前記硬化性粘性流体は、紫外線硬化樹脂であり、
前記制御装置は、
前記第２半硬化処理において、前記半硬化装置を制御し、前記半硬化装置により前記紫外線硬化樹脂に照射する紫外線の強度、照射時間、照射回数のうち、少なくとも１つを低減させることで前記硬化性粘性流体を半硬化させる、請求項４に記載の構造物形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、硬化層と金属配線を有する構造物の形成方法及び構造物形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

紫外線硬化樹脂など、硬化性粘性流体によって構造物を形成するための技術が開発されている。詳しくは、吐出装置によって硬化性粘性流体を吐出し、その硬化性粘性流体に紫外線等を照射することで硬化させる。これにより、硬化性粘性流体の硬化層が形成される。硬化性粘性流体を硬化させた硬化層の表面には、凹凸が形成される可能性がある。例えば、硬化層の表面には、硬化性粘性流体の液滴の大きさに起因した凹凸が形成される。あるいは、吐出装置のノズルのそれぞれから同時に吐出する硬化性粘性流体の量に差が生じることで、硬化層の表面には、凹凸が形成される。これに対し、下記特許文献では、硬化性粘性流体を吐出した後に、半硬化状態の半硬化層の表面をローラなどの平坦化装置によって平坦化する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－６７１１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、硬化性粘性流体の液滴の大きさに起因した凹凸の高さの差は、例えば、数μｍ（マイクロメートル）又は１μｍに満たない大きさとなる可能性があり、ローラなどの大きさに比べて極めて小さくなる。このため、ローラなどの平坦化装置では、十分に平坦化を図れず、平坦化処理を実行した後の半硬化層の表面には、細かい凹凸が残される虞がある。本開示は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、半硬化層の対象とする面をより平坦化できる硬化層と金属配線を有する構造物の形成方法及び構造物形成装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本開示の硬化層と金属配線を有する構造物の形成方法は、硬化性粘性流体を吐出する第１吐出工程と、前記第１吐出工程において吐出された前記硬化性粘性流体を半硬化させる第１半硬化工程と、前記第１吐出工程と前記第１半硬化工程とを繰り返して、第１半硬化層を形成する第１半硬化層形成工程と、前記第１半硬化層の少なくとも一部を平坦化装置により平坦化して、前記第１半硬化層に対象面を形成する平坦化工程と、前記対象面に前記硬化性粘性流体を吐出する第２吐出工程と、前記第２吐出工程において吐出された前記硬化性粘性流体を半硬化させる第２半硬化工程と、前記第２吐出工程と前記第２半硬化工程とを繰り返して、前記第１半硬化層の厚みに比べて薄い第２半硬化層を形成する第２半硬化層形成工程と、前記第１半硬化層及び前記第２半硬化層をさらに硬化させて硬化層を形成する第１硬化工程と、前記硬化層の前記対象面に金属製流体を吐出する第３吐出工程と、前記第３吐出工程において吐出された前記金属製流体を硬化させ、前記対象面に金属配線を形成する第２硬化工程と、を含む。

【0006】

上記課題を解決するために、本開示の構造物形成装置は、硬化性粘性流体を吐出する吐出装置と、金属製流体を吐出する金属吐出装置と、前記吐出装置により吐出された前記硬化性粘性流体を半硬化させ半硬化層を形成する半硬化装置と、前記半硬化層を平坦化する平坦化装置と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記硬化性粘性流体を前記吐出装置により吐出する第１吐出処理と、前記第１吐出処理において吐出された前記硬化性粘性流体を前記半硬化装置により半硬化させる第１半硬化処理と、前記第１吐出処理と前記第１半硬化処理とを繰り返して、第１半硬化層を形成する第１半硬化層形成処理と、前記第１半硬化層の少なくとも一部を前記平坦化装置により平坦化して、前記第１半硬化層に対象面を形成する平坦化処理と、前記対象面に前記硬化性粘性流体を前記吐出装置により吐出する第２吐出処理と、前記第２吐出処理において吐出された前記硬化性粘性流体を、前記半硬化装置により半硬化させる第２半硬化処理と、前記第２吐出処理と前記第２半硬化処理とを繰り返して、前記第１半硬化層の厚みに比べて薄い第２半硬化層を形成する第２半硬化層形成処理と、前記第１半硬化層及び前記第２半硬化層をさらに硬化させて硬化層を形成する第１硬化処理と、前記硬化層の前記対象面に前記金属製流体を前記金属吐出装置により吐出する第３吐出処理と、前記第３吐出処理において吐出された前記金属製流体を硬化させ、前記対象面に金属配線を形成する第２硬化処理と、を実行する。

【発明の効果】

【0007】

平坦化装置によって平坦化した第１半硬化層の対象面には、硬化性粘性流体の液滴の大きさに起因して平坦化前に対象面に発生している凹凸の高さの差、平坦化装置の大きさなどに応じて細かな凹凸が形成される。そこで、さらに、対象面に硬化性粘性流体を吐出し半硬化させることで、第１半硬化層に比べて薄い第２半硬化層を対象面に形成する。これにより、第２半硬化層を構成する硬化性粘性流体は、対象面の細かな凹凸に入り込み、対象面の凹凸を低減する。従って、平坦化装置では平坦化しきれなかった細かな凹凸をなくし、対象面をより平坦化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】構造物形成装置を示す図である。

【図2】造形ユニットの印刷部を示す概略図である。

【図3】造形ユニットの硬化部を示す概略図である。

【図4】制御装置を示すブロック図である。

【図5】構造物を示す模式図である。

【図6】構造物の形成工程を説明するための模式図である。

【図7】構造物の形成工程を説明するための模式図である。

【図8】構造物の形成工程を説明するための模式図である。

【図9】紫外線硬化樹脂と凹凸部との関係を模式的に示した拡大図である。

【図10】紫外線硬化樹脂と凹凸部との関係を模式的に示した拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、本願の構造物形成装置を具体化した一実施形態である構造物形成装置１０を示している。本実施形態の構造物形成装置（以下、「形成装置」と略す場合がある）１０は、搬送装置２０と、造形ユニット２２と、制御装置（図４参照）２６とを備える。それら搬送装置２０と造形ユニット２２とは、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。

【0010】

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４参照）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をＸ軸方向の任意の位置に移動させる。

【0011】

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の上に配設されている。Ｙ軸スライドレール５０の一端部は、Ｘ軸スライダ３６に連結されている。これにより、Ｙ軸スライドレール５０は、Ｘ軸スライダ３６のスライド移動にともなって、Ｘ軸方向に移動可能とされている。ステージ５２は、Ｙ軸スライドレール５０によって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４参照）５６を有しており、電磁モータ５６の駆動により、ステージ５２をＹ軸方向の任意の位置に移動させる。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可能となっている。

【0012】

ステージ５２は、基台６０と、保持装置６２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、上面に基材（図２参照）７０が載置される。保持装置６２は、基台６０のＸ軸方向の両側部に設けられている。そして、基台６０に載置された基材７０のＸ軸方向の両縁部が、保持装置６２によって挟まれることで、基材７０が基台６０に対して固定的に保持される。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Ｚ軸方向に昇降させる。

【0013】

造形ユニット２２は、ステージ５２の基台６０に載置された基材７０の上に構造物を造形するユニットであり、印刷部７２と、硬化部７４とを有している。印刷部７２は、図２に示すように、インクジェットヘッド７６を有しており、基台６０に載置された基材７０の上に、硬化性粘性流体７７を薄膜状に吐出する。硬化性粘性流体７７は、熱，光等により硬化する粘性流体である。硬化性粘性流体７７としては、金属インクや紫外線硬化樹脂等が挙げられる。金属インクは、金属の微粒子を溶剤中に分散させたものであり、熱により焼成し、硬化する。また、紫外線硬化樹脂は、紫外線の照射により硬化する。インクジェットヘッド７６は、硬化性粘性流体７７が金属インクである場合には、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。また、インクジェットヘッド７６は、硬化性粘性流体７７が紫外線硬化樹脂である場合には、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紫外線硬化樹脂を吐出する、あるいは紫外線硬化樹脂を加熱して気泡を発生させノズルから吐出するサーマル方式によって複数のノズルから紫外線硬化樹脂を吐出する。なお、本願における吐出装置は、複数のノズルを備えるインクジェットヘッド７６に限らず、例えば、１つのノズルを備えたディスペンサーでも良い。また、インクジェットヘッド７６は、金属インクを吐出するノズルと、紫外線硬化樹脂を吐出するノズルとを別々に備えてもよく、２つの硬化性粘性流体７７を吐出するノズルを共用しても良い。

【0014】

図３に示すように、硬化部７４は、平坦化装置７８と、照射装置８２とを有している。平坦化装置７８は、インクジェットヘッド７６によって基材７０の上に吐出された硬化性粘性流体７７の上面を平坦化するものである。平坦化装置７８は、ローラ７９と、回収部８０とを有している。ローラ７９は、円柱形状をなし、平坦化装置７８の制御に基づいて、流動可能な状態の硬化性粘性流体７７（例えば、紫外線硬化樹脂）の表面を回転しながら移動し、表面を平坦化する。回収部８０は、例えば、ローラ７９の表面に向かって突出するブレードを有しており、ブレードで掻き取った硬化性粘性流体７７を貯めて排出する。回収部８０は、例えば、回収した硬化性粘性流体７７を廃液タンクに排出する。なお、回収部８０は、回収した硬化性粘性流体７７を、再度、供給タンクに戻しても良い。平坦化装置７８は、硬化性粘性流体７７の表面を均しながら余剰分の硬化性粘性流体７７を掻き取ることで、硬化性粘性流体７７の表面を平坦化する。

【0015】

また、照射装置８２は、基材７０の上に吐出された硬化性粘性流体７７に光を照射するものである。硬化性粘性流体７７は、光の照射により硬化し、薄膜状の硬化層８６となる。具体的には、照射装置８２は、例えば、硬化性粘性流体７７が金属インクである場合に、レーザ光を照射するレーザ光照射装置１４３（図８参照）を備える。照射装置８２は、レーザ光照射装置１４３によって金属インクにレーザ光を照射することで、金属インクを焼成して硬化させる。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。このため、照射装置８２は、金属インクを焼成することで、金属製の硬化層８６を形成できる。また、照射装置８２は、例えば、硬化性粘性流体７７が紫外線硬化樹脂である場合に、紫外線を照射する紫外線照射装置１３３（図６参照）を備える。照射装置８２は、紫外線照射装置１３３によって紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することで、紫外線硬化樹脂を硬化し、樹脂製の硬化層８６を形成する。

【0016】

また、本実施形態の照射装置８２は、制御装置２６の制御に基づいて、半硬化した状態の半硬化層を造形することが可能となっている。ここでいう半硬化した状態とは、完全に硬化した状態までには至っておらず、例えば、吐出した際の液滴の状態から粘性を高めて流動的になっているジェル状のような状態である。制御装置２６は、例えば、レーザ光や紫外線を硬化性粘性流体７７に照射する強度、照射する回数、照射する時間、走査する回数などを、完全に硬化する際の設定に比べて減らすことで、硬化性粘性流体７７を半硬化状態にする。平坦化装置７８は、半硬化状態の硬化性粘性流体７７の表面でローラ７９を回転させることで、硬化性粘性流体７７を平坦化することが可能となる。

【0017】

図４に示すように、制御装置２６は、コントローラ１０２と、複数の駆動回路１０４と、記憶装置１０６とを備えている。複数の駆動回路１０４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、平坦化装置７８、照射装置８２に接続されている。コントローラ１０２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１０４に接続されている。記憶装置１０６は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等を備えており、形成装置１０の制御を行う制御プログラム１０７が記憶されている。コントローラ１０２は、制御プログラム１０７をＣＰＵで実行することで、搬送装置２０、造形ユニット２２の作動を、制御することが可能となっている。

【0018】

本実施形態の形成装置１０は、上述した構成によって、薄膜状の硬化性粘性流体７７を硬化させることで硬化層８６又は半硬化層を形成し、硬化層８６等を複数、積層させることで、任意の形状の構造物を形成する。例えば、制御プログラム１０７には、構造物をスライスした各層の三次元のデータが設定されている。コントローラ１０２は、制御プログラム１０７のデータに基づいて、硬化性粘性流体７７を吐出、硬化等させて構造物を形成する。以下の説明では、一例として、図５に示す三次元の構造物９１を形成する場合について説明する。図５に示すように、構造物９１は、樹脂層９３と、Ｚ軸方向における樹脂層９３の上面９３Ａ（対称面の一例）に形成された金属配線９５とを備えている。

【0019】

図６～図８は、構造物９１の形成工程を示している。以下の説明では、コントローラ１０２が、制御プログラム１０７を実行して各装置を制御することを、単に「装置が」と記載する場合がある。例えば、「搬送装置２０が基台６０を移動させる」とは、「コントローラ１０２が、制御プログラム１０７を実行して搬送装置２０の作動を制御し、搬送装置２０の作動によって基台６０を移動させる」ことを意味している。

【0020】

まず、図１に示すステージ５２の基台６０に基材７０がセットされる。搬送装置２０は、基材７０をセットされたステージ５２を、造形ユニット２２の下方に移動させる。図６のステップ（以下、単に「Ｓ」と記載する）１１に示すように、印刷部７２のインクジェットヘッド７６は、硬化性粘性流体７７として紫外線硬化樹脂１３１を基材７０の上に吐出する。吐出された紫外線硬化樹脂１３１は、基材７０の上に付着し薄膜状に広がる（Ｓ１３）。

【0021】

次に、Ｓ１５に示すように、照射装置８２の紫外線照射装置１３３は、基材７０上の紫外線硬化樹脂１３１に対して紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂１３１を半硬化させる。コントローラ１０２は、紫外線照射装置１３３から紫外線硬化樹脂１３１に照射する紫外線の強度等を制御し、紫外線硬化樹脂１３１を半硬化状態にする。

【0022】

次に、Ｓ１７に示すように、インクジェットヘッド７６は、半硬化状態にした紫外線硬化樹脂１３１の上からさらに紫外線硬化樹脂１３１を吐出する。吐出された紫外線硬化樹脂１３１は、半硬化状態の紫外線硬化樹脂１３１の上に積層される。紫外線硬化樹脂１３１を吐出した後、紫外線照射装置１３３は、Ｓ１５に示すように、吐出した紫外線硬化樹脂１３１に紫外線を再度照射し、紫外線硬化樹脂１３１を半硬化状態にする。

【0023】

コントローラ１０２は、上記したＳ１５の工程（第１吐出工程の一例）とＳ１７の工程（第１半硬化工程の一例）とを繰り返し実行する。これにより、図７のＳ１９に示すように、基材７０の上には、紫外線硬化樹脂１３１を積層した半硬化状態の第１半硬化層１３５が形成される。例えば、制御プログラム１０７には、Ｓ１９に示す第１半硬化層１３５の厚さＷ１、即ち、形成したい半硬化層の厚さに応じて、Ｓ１５、Ｓ１７を繰り返す回数が予め設定されている。コントローラ１０２は、この制御プログラム１０７に設定された回数だけ、Ｓ１５、Ｓ１７を繰り返し実行する。なお、上記した第１半硬化層１３５の形成方法では、Ｓ１５と、Ｓ１７を繰り返し実行したが、第１半硬化層１３５の形成方法はこれに限らない。例えば、Ｓ１７の吐出と、吐出した紫外線硬化樹脂１３１を完全に硬化させる工程とを繰り返し実行し、厚さＷ１よりも薄い硬化層を形成する。そして、形成した硬化層の上に、半硬化層を形成してもよい。即ち、形成する層の上部のみを半硬化状態としても良い。

【0024】

ここで、第１半硬化層１３５を、Ｚ軸方向において所定の厚さごとにスライスし、スライスした各層の厚みを均一に保つことで、厚さＷ１の造形精度を維持できる。しかし、インクジェットヘッド７６の複数のノズルから同時に吐出される紫外線硬化樹脂１３１の量を、互いに一定の量に制御することは困難となる場合がある。その結果、図７のＳ１９に示すように、第１半硬化層１３５の上面１３５Ａには、ノズルごとの吐出量の誤差に起因してうねりのような凹凸が形成される。あるいは、第１半硬化層１３５の上面１３５Ａには、紫外線硬化樹脂１３１の液滴の大きさに起因した凹凸が形成される。

【0025】

そこで、Ｓ２１に示すように、コントローラ１０２は、第１半硬化層１３５の上面１３５Ａにおいて平坦化装置７８のローラ７９を回転させ、平坦化を行う。Ｓ２１に示すように、ローラ７９は、例えば、進行方向に対して逆方向に回転され、流動可能な状態の紫外線硬化樹脂１３１を掻き上げる。掻き上げられた紫外線硬化樹脂１３１は、ローラ７９に付着し、回収部８０のブレード（図示略）で掻き取られて回収部８０に回収される。

【0026】

しかしながら、上記したノズルの吐出量の差や紫外線硬化樹脂１３１の液滴の大きさなどに起因して上面１３５Ａに形成される凹凸の高さの差は、例えば、数μｍに満たない大きさとなる可能性があり、ローラ７９の大きさに比べて極めて小さくなる。このため、紫外線硬化樹脂１３１を積層した第１半硬化層１３５をローラ７９で平坦化したとしても、細かな凹凸まで平坦化することは困難となる。図７のＳ２１に示すように、ローラ７９によって平坦化された後の上面１３５Ａには、細かい凹凸部分である凹凸部１３５Ｂが形成される。

【0027】

そこで、図７のＳ２２に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド７６は、ローラ７９によって平坦化した第１半硬化層１３５の上面１３５Ａに再度、紫外線硬化樹脂１３１を吐出する。次に、Ｓ２３に示すように、紫外線照射装置１３３は、紫外線硬化樹脂１３１を吐出した上面１３５Ａに向かって紫外線を照射し、吐出した紫外線照射装置１３３を半硬化させる。

【0028】

図９及び図１０は、吐出した紫外線硬化樹脂１３１と、凹凸部１３５Ｂとの状態を示している。図９及び図１０は、模式図であり、紫外線硬化樹脂１３１の状態を厳密に示していない。また、図９及び図１０の状態変化は一例であり、紫外線硬化樹脂１３１の液滴の大きさ、硬化の速度、粘性、凹凸部１３５Ｂの大きさなどに応じて状態変化が異なる。図９に示すように、第１半硬化層１３５の上面１３５Ａ（図７参照）に吐出された紫外線硬化樹脂１３１は、上面１３５Ａにおいて薄膜状に広がった薄膜層１３７を形成する。薄膜層１３７の厚さＷ２は、第１半硬化層１３５の厚さＷ１に比べて薄い。例えば、薄膜層１３７は、図７に示すＳ２２の工程において、インクジェットヘッド７６で紫外線硬化樹脂１３１を吐出可能な最小の吐出量を設定し、上面１３５Ａを１回だけ走査したことで形成される。即ち、厚さＷ２は、インクジェットヘッド７６で形成可能な最も薄い厚さであることが好ましい。なお、厚さＷ２は、例えば、凹凸部１３５Ｂの大きさや深さに応じて適宜変更可能である。例えば、形成される凹凸部１３５Ｂの深さが深い場合、インクジェットヘッド７６の吐出量や走査回数を増やしてもよい。

【0029】

薄膜状に広がった薄膜層１３７の紫外線硬化樹脂１３１は、上面１３５Ａに付着した後に凹凸部１３５Ｂに入り込む。また、薄膜層１３７に含まれる紫外線硬化樹脂１３１は、図７のＳ２３において紫外線を照射されることで半硬化状態となる。紫外線硬化樹脂１３１は、紫外線を照射され粘性が変化しつつ、凹凸部１３５Ｂに入り込む。コントローラ１０２は、上記したＳ２２の工程（第２吐出工程の一例）とＳ２３の工程（第２半硬化工程の一例）を繰り返し実行する。これにより、図１０に示すように、積層された薄膜層１３７は、凹凸部１３５Ｂを塞ぐようにして広がって半硬化した第２半硬化層１３９となる。第２半硬化層１３９の厚さＷ３は、例えば、第１半硬化層１３５の厚さＷ１に比べて薄く、薄膜層１３７の厚さＷ２に比べて厚くなる。そして、上面１３５Ａは、Ｓ２１のローラ７９で平坦化した直後の状態に比べてより一層平坦化される。

【0030】

本願の出願人は、検証を実施し、例えば、上面１３５Ａに形成された数十μｍの凹凸が数μｍまで改善されることを確認した。このため、例えば、Ｓ２３で照射する紫外線の強度、照射時間、照射回数等は、凹凸部１３５Ｂの改善具合に応じて設定することができる。例えば、Ｓ２３の前後における上面１３５Ａの凹凸の低減率の向上、換言すれば、上面１３５Ａの平坦化率の向上に応じて、照射装置８２における紫外線の強度等を調整することで、より上面１３５Ａの平坦化を図ることができる。同様に、例えば、上記したＳ２２とＳ２３とを繰り返す回数、Ｓ２２とＳ２３を繰り返す時間間隔などは、凹凸部１３５Ｂの改善具合に応じて設定することができる。なお、照射する紫外線の調整方法は、強度、照射時間、照射回数のうち、少なくとも１つを調整しても良い。また、可能な限り薄い第２半硬化層１３９を形成する上では、Ｓ２２とＳ２３とを繰り返し実行する回数は少ない方が好ましい。しかしながら、凹凸部１３５Ｂの大きさや深さに応じて、Ｓ２２とＳ２３とを繰り返す回数を変更しても良い。

【0031】

Ｓ２２、Ｓ２３を実行することで、薄膜層１３７に含まれる紫外線硬化樹脂１３１を半硬化させ、第２半硬化層１３９が上面１３５Ａに形成される。次に、Ｓ２５に示すように、第１半硬化層１３５及び第２半硬化層１３９を、さらに硬化させて硬化層を形成する。Ｓ２５において、紫外線照射装置１３３は、例えば、第１半硬化層１３５及び第２半硬化層１３９を完全に硬化させるため、通常の紫外線を第１半硬化層１３５及び第２半硬化層１３９に照射する。ここでいう通常の紫外線とは、例えば、Ｓ２３のような半硬化のために用いる強度等を調整した紫外線とは異なり、第１半硬化層１３５及び第２半硬化層１３９をより確実に硬化させるための強度等が設定されたものである。Ｓ２５で通常の紫外線を照射することで、Ｓ２７に示すように、第１半硬化層１３５及び第２半硬化層１３９を硬化させた硬化層が形成される。この硬化層は、図５の樹脂層９３に対応する。即ち、これにより、樹脂層９３が形成される。なお、Ｓ２３の工程を終了した後からＳ２５の工程を開始するまでの空き時間を、凹凸部１３５Ｂが平坦化される改善具合に応じて設定しても良い。

【0032】

従って、上記したように、本実施形態の硬化層と金属配線を有する構造物の形成方法では、第２半硬化層１３９をさらに硬化させて樹脂層９３（硬化層）を形成する。これによれば、第２半硬化層１３９を硬化させることで、細かな凹凸を低減した凹凸部１３５Ｂを有する樹脂層９３を形成できる。

【0033】

次に、図８に示すように、Ｓ２７で形成した樹脂層９３の上面９３Ａに、図５に示す金属配線９５を形成する。コントローラ１０２は、制御プログラム１０７の三次元データに基づいて、上面９３Ａの所定箇所に金属配線９５を形成する。詳述すると、Ｓ２９において、インクジェットヘッド７６は、コントローラ１０２の制御に基づいて、上面９３Ａに金属インク１４１を吐出する。そして、Ｓ３１において、照射装置８２のレーザ光照射装置１４３は、上面９３Ａに吐出された金属インク１４１にレーザ光を照射して焼成する。コントローラ１０２は、Ｓ２９とＳ３１の工程を繰り返し実行することで、樹脂層９３の上に金属配線９５を形成する。これにより、図５に示す構造物９１が形成される。

【0034】

従って、上記したように、本実施形態の硬化層と金属配線を有する構造物の形成方法では、樹脂層９３（硬化層の一例）の上面９３Ａ（上面１３５Ａ）に金属インク１４１（金属製流体の一例）を吐出する工程（Ｓ２９、第３吐出工程の一例）と、吐出された金属インク１４１を硬化させ、上面９３Ａに金属配線９５を形成する工程（Ｓ３１、第２硬化工程の一例）を含む。

【0035】

ここで、凹凸が形成された面、例えば、図７のＳ１９やＳ２１の上面１３５Ａに、金属インク１４１を吐出及び硬化させて金属配線９５を形成すると、金属配線９５の厚みが、凹凸によって均一とならない虞がある。そして、金属配線９５の電気抵抗の増大や、断線などの不具合が生じる虞がある。これに対し、上面１３５Ａのより細かい凹凸までを低減し、低減した上面１３５Ａに金属インク１４１を吐出等することで、より均一な厚みの金属配線９５を形成することができる。その結果、金属配線９５の電気抵抗を所望の値まで低減し、断線の発生を抑制することができる。

【0036】

上記した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
形成装置１０のコントローラ１０２は、紫外線硬化樹脂１３１を吐出する第１吐出工程（Ｓ１５）と、第１吐出工程において吐出された紫外線硬化樹脂１３１を半硬化させる第１半硬化工程（Ｓ１７）と、を繰り返して、第１半硬化層１３５を形成する。また、コントローラ１０２は、第１半硬化層１３５を平坦化装置７８により平坦化して、第１半硬化層１３５に上面１３５Ａを形成する（Ｓ２１）。さらに、コントローラ１０２は、上面１３５Ａに紫外線硬化樹脂１３１を吐出する第２吐出工程（Ｓ２２）と、第２吐出工程において吐出された紫外線硬化樹脂１３１を半硬化させる第２半硬化工程（Ｓ２３）と、を繰り返して、第２半硬化層１３９を形成する。

【0037】

平坦化装置７８によって平坦化した第１半硬化層１３５の上面１３５Ａには、紫外線硬化樹脂１３１の液滴の大きさに起因して平坦化前に上面１３５Ａに発生している凹凸の高さの差、ローラ７９の大きさに応じて細かな凹凸部１３５Ｂが形成される。そこで、上面１３５Ａに紫外線硬化樹脂１３１を再度吐出して半硬化させることで、第１半硬化層１３５に比べて薄い第２半硬化層１３９を上面１３５Ａに形成する。これにより、第２半硬化層１３９を構成する紫外線硬化樹脂１３１は、上面１３５Ａの細かな凹凸部１３５Ｂに入り込み、上面１３５Ａの凹凸を低減する。従って、平坦化装置７８では平坦化しきれなかった細かな凹凸をなくし、上面１３５Ａをより平坦化することが可能となる。

【0038】

なお、制御装置２６のコントローラ１０２は、図４に示すように、吐出部１１０と、半硬化部１１２と、半硬化層形成部１１４と、平坦化部１１６と、硬化部１１８とを有している。吐出部１１０等は、例えば、コントローラ１０２のＣＰＵにおいて制御プログラム１０７を実行することで実現される処理モジュールである。なお、吐出部１１０等を、ソフトウェアで構成せずに、ハードウェアで構成しても良い。

【0039】

吐出部１１０は、インクジェットヘッド７６によって硬化性粘性流体７７を吐出するための機能部である。半硬化部１１２は、照射装置８２によって硬化性粘性流体７７を半硬化させる機能部である。半硬化層形成部１１４は、吐出工程と半硬化工程とを繰り返して、半硬化層を形成する機能部である。平坦化部１１６は、平坦化装置７８によって半硬化層を平坦化し、対象面を形成する機能部である。硬化部１１８は、照射装置８２によって半硬化層を硬化させ硬化層を形成する機能部である。

【0040】

因みに、上記実施例において、形成装置１０は、構造物形成装置の一例である。インクジェットヘッド７６は、吐出装置、金属吐出装置の一例である。紫外線硬化樹脂１３１は、硬化性粘性流体の一例である。照射装置８２は、半硬化装置及び硬化装置の一例である。吐出部１１０により実行される工程は、第１～第３吐出工程の一例である。半硬化部１１２により実行される工程は、第１半硬化工程及び第２半硬化工程の一例である。半硬化層形成部１１４により実行される工程は、第１半硬化層形成工程及び第２半硬化層形成工程の一例である。硬化部１１８により実行される工程は、第１硬化工程及び第２硬化工程の一例である。上面１３５Ａは、対象面の一例である。

【0041】

なお、本開示は、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。
上記実施形態では、平坦化を図る対象の硬化性粘性流体７７として、紫外線硬化樹脂１３１を採用した例について説明したが、これに限らない。他の硬化性粘性流体７７、例えば、金属インク１４１やサポート材を用いて平坦化を実施しても良い。より具体的には、例えば、金属インク１４１を積層した半硬化層を形成し、その半硬化層をローラ７９で平坦化した後に金属インク１４１を再度吐出、半硬化して平坦化を図っても良い。また、サポート材とは、例えば、積層造形において所望の形状の構造物９１を形成する場合に、その型取りや貫通孔の形成のために一時的に形成された後、化学材料や熱などによって溶融され構造物９１から取り除かれるものである。例えば、サポート材を積層した半硬化層を形成し、その半硬化層をローラ７９で平坦化した後にサポート材を再度吐出、半硬化して平坦化を図っても良い。これにより、例えば、サポート材と接触する面（構造物９１の表面や貫通孔の内面）に形成されるより細かい凹凸を低減し平坦化を図れる。
また、本願の硬化性粘性流体７７は、紫外線硬化樹脂１３１及び、金属インク１４１に限らず、光、熱等により硬化する種々の硬化性粘性流体を採用することが可能である。
また、本願の平坦化装置７８は、ローラ７９のような回転体に限らず、例えば、上面１３５Ａの硬化性粘性流体７７を掻き取るブレードでもよい。

【符号の説明】

【0042】

１０ 形成装置（構造物形成装置）、７６ インクジェットヘッド（吐出装置、金属吐出装置）、７８ 平坦化装置、８２ 照射装置（半硬化装置、硬化装置）、１０２ コントローラ（制御装置）、１１０ 吐出部（第１～第３吐出工程）、１１２ 半硬化部（第１及び第２半硬化工程）、１１４ 半硬化層形成部（第１及び第２半硬化層形成工程）、１１８ 硬化部（第１及び第２硬化工程）、１３１ 紫外線硬化樹脂（硬化性粘性流体）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】