JP2016107626A - 立体造形装置、立体造形方法、及び、物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 搬送体とステージとを離間する際に、レイヤーが乱れてしまうことを低減することができる立体造形装置を提供すること。【解決手段】 立体物を生成する立体造形装置は、搬送体１１、３０にレイヤーを形成するレイヤー形成ユニットＵ２と、搬送体１１、３０によって積層位置まで搬送されたそのレイヤーをその積層位置で積層する積層ユニットＵ３と、を備える。積層ユニットＵ３は、その積層位置における搬送体３０の表面の傾き又は形状を変更する変更手段３１３、３１４を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、立体造形装置、立体造形方法、及び、物品の製造方法に関する。

近年、アディティブマニファクチャリング（ＡＭ）、３次元プリンタ、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）等で呼称される、立体造形技術が注目を集めている（本明細書ではこれらの技術を総称してＡＭ技術と呼ぶ。）。ＡＭ技術は、立体物の３次元形状データをスライスして複数のスライス形状データを生成し、その各スライス形状データを基に造形材により各レイヤーを形成し、造形材のレイヤーを順次積層し固着することで、立体物を造形する技術である。１９８０年代に光硬化樹脂を用いた光造形法の装置が開発され製品化されたのを皮切りに各種技術が開発され、現在ではＡＳＴＭ（米国試験材料協会）によって以下の７種類に大別される造形技術が存在している。

（１）液槽光重合（Ｖａｔ ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ；ＶＰ）：光造形法
（２）粉末床溶融結合（Ｐｏｗｄｅｒ ｂｅｄ ｆｕｓｉｏｎ；ＰＢＦ）：レーザ焼結法、レーザ溶融法、電子線溶融法等
（３）結合剤噴射（Ｂｉｎｄｅｒ ｊｅｔｔｉｎｇ；ＢＪ）
（４）材料押出し（Ｍａｔｅｒｉａｌ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ；ＭＥ）：溶融物堆積法（ＦＤＭ）
（５）材料噴射（Ｍａｔｅｒｉａｌ ｊｅｔｔｉｎｇ；ＭＪ）
（６）指向性エネルギー堆積（Ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｅｎｅｒｇｙ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＤＥＤ）
（７）シート積層（Ｓｈｅｅｔ ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ；ＳＬ）
ＡＭ技術は、金型が不要であるという簡便性と、複雑形状を造形することができるという利便性を有している。そのため、部品の動作や形状の良否を調べるための試作品（プロトタイプ）、単品や小ロット品である補聴器などの福祉装具の部品、個人用の歯科用の造形物（矯正治療用の部品、入れ歯、クラウンなど）、航空機部品などの最終造形物の製造に用いられる。また、金型では作れない複雑形状部品の作製や手間がかかるデザイン性の高い形状の作製が可能であることから、従来の加工法では作製が困難な部品や造形物の作製、意匠性の高い服飾などの最終造形物の製造にも用いられたりしている。

しかしながら、これらのＡＭ技術は、部分的に材料を積層していく方法であることから、生産性という観点でみると、同一形状のものを大量に生産するという従来の方式に比べて一つの立体物を作製するのに時間が長くかかるということが知られている。

更に、ＡＭ技術による造形物作製においては、構造材料のレイヤーを積層していく際に、上に重ねるレイヤーの一部が宙に浮いた状態とならないように、レイヤーを支えるためのサポート部分を造形材部分に付加する形で同時に形成していく必要がある。このサポート部分は造形工程終了後に除去する必要があることから、このサポート部分を除去するための作業時間も、最終造形物を製造するための時間に加算される。従って、このサポート除去に時間がかかるＡＭ技術の場合は、他のＡＭ技術に比べて更に生産性が劣るということも知られている。ここで、構造材料とは、最終造形物の材料のことである。また、サポート部分の材料をサポート材料とよび、構造材料とサポート材料をまとめて造形材料とよぶ。

また、これらのＡＭ技術では、用いることが可能な材料の種類が限られることから、積層造形物の機械的強度、耐熱性、質感に関して所望の特性を得るために必要な材料を自由に用いることができないということも知られている。

なお、シート積層タイプの立体造形装置が提案されている（特許文献１乃至３）。

米国特許第５０８８０４７号明細書 特表平８−５１１２１７号公報 特開平１０−２０７１９４号公報 特表２０１４−５３３２１０号公報 特開２０１４−１６２００９号公報 特開２０１３−１４０２１４号公報

特許文献１乃至３では、搬送体（転写ベルト）とステージとをレイヤーを介して間接的に接触させ、その後、搬送体とステージとを離間することで、ステージ上にレイヤーを積層している。しかし、搬送体とステージとを離間する際に、レイヤーが搬送体に強固に貼りつき、レイヤーが乱れてしまう場合がある。レイヤーが乱れてしまうと立体物の精度又は強度が低下してしまう可能性がある。

そこで、本発明は、搬送体とステージとを離間する際に、レイヤーが乱れてしまうことを低減することができる立体造形装置を提供することを目的とする。

なお、特許文献４〜６には、レイヤーを搬送体から曲率分離する立体造形装置について記載されている。

その目的を達成するために、本発明の一側面としての立体造形装置は、立体物を造形する立体造形装置であって、搬送体にレイヤーを形成するレイヤー形成ユニットと、前記搬送体によって積層位置まで搬送された前記レイヤーを前記積層位置で積層する積層ユニットと、を備え、前記積層ユニットは、前記積層位置における前記搬送体の表面の傾き又は形状を変更する変更手段を有する。

本発明によれば、搬送体とステージとを離間する際に、レイヤーが乱れてしまうことを低減することができる立体造形装置を提供することができる。

本発明のその他の目的及び側面については、以下で説明する実施の形態で明らかにする。

第１実施形態に係る立体造形装置の全体構成を模式的に示す図。 レイヤー形成ユニットを模式的に示す図。 粒子像形成部及び現像装置の構成を示す図。 粒子像同士が重ならないように粒子レイヤーを形成する理由を説明する図。 第１実施形態に係る立体造形装置の動作シーケンスを示すフローチャート。 第１実施形態に係る立体造形装置の積層位置の周囲を拡大した斜視図。 第２実施形態に係る立体造形装置の積層位置の周囲を拡大した斜視図。 第３実施形態に係る立体造形装置の全体構成を模式的に示す図。 第３実施形態に係る立体造形装置の積層位置の周囲を拡大した斜視図。 第４実施形態に係る立体造形装置の積層位置の周囲を拡大した斜視図。 第５実施形態に係る立体造形装置の全体構成を模式的に示す図。 第５実施形態に係る立体造形装置のシート化位置の周囲を拡大した斜視図。 第６実施形態に係る立体造形装置の全体構成を模式的に示す図。 第６実施形態に係る立体造形装置の積層位置の周囲を拡大した斜視図。

以下、この発明を実施するための形態を図面を参照して例示的に説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている各部材の寸法、材質、形状、その相対配置など、各種制御の手順、制御パラメータ、目標値などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜第１実施形態＞
［立体造形装置の全体構成］
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る立体造形装置の全体構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る立体造形装置の全体構成を模式的に示す図である。

本実施形態の立体造形装置は、粒子材料を２次元に配置したレイヤーを積層することによって立体物を造形する方式のＡＭ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）システムである。この装置は、３Ｄプリンタ、ＲＰ（Ｒａｐｉｄ Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ）システムなどとも呼ばれる。

図１に示すように、立体造形装置は、概略、制御ユニットＵ１、レイヤー形成ユニット（像形成ユニットとも称す）Ｕ２、積層ユニットＵ３を有して構成される。制御ユニットＵ１は、造形対象物の３次元形状データから複数層のスライスデータ（断面データ）を生成する処理、立体造形装置の各部の制御などを担うユニットである。レイヤー形成ユニットＵ２は、電子写真プロセスを利用して粒子材料からなる粒子レイヤーを形成するユニットである。そして、積層ユニットＵ３は、レイヤー形成ユニットＵ２で形成された複数層の粒子レイヤーを順に積層し固着することによって、立体物を造形するユニットである。

これらのユニットＵ１〜Ｕ３は、互いに異なる筐体を有していてもよいし、１つの筐体の中に収められていてもよい。ユニットＵ１〜Ｕ３を別筐体にする構成は、立体造形装置の用途、要求性能、使用したい材料、設置スペース、故障などに応じて、ユニットの組み合わせや交換などを容易に行うことができ、装置構成の自由度及び利便性を向上できるという利点がある。一方、全てのユニットを１つの筐体内に収める構成は、装置全体の小型化、コストダウンなどの利点がある。なお、図１のユニット構成はあくまでも一例であり、他の構成を採用しても構わない。

［制御ユニット］
制御ユニットＵ１の構成を説明する。図１に示すように、制御ユニットＵ１は、その機能として、３次元形状データ入力部Ｕ１０、スライスデータ計算部Ｕ１１、レイヤー形成ユニット制御部Ｕ１２、積層ユニット制御部Ｕ１３などを有する。

３次元形状データ入力部Ｕ１０は、外部装置（例えばパソコンなど）から造形対象物の３次元形状データを受け付ける機能である。３次元形状データとして、３次元ＣＡＤ、３次元モデラー、３次元スキャナなどで作成・出力されたデータを用いることができる。そのファイル形式は問わないが、例えば、ＳＴＬ（ＳｔｅｒｅｏＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）ファイル形式を好ましく用いることができる。

スライスデータ計算部Ｕ１１は、３次元形状データで表現された造形対象物を所定のピッチでスライスして各層の断面形状を計算し、その断面形状を基にレイヤー形成ユニットＵ２で像形成に用いる画像データ（スライスデータと呼ぶ）を生成する機能である。さらに、スライスデータ計算部Ｕ１１は、３次元形状データ又は上下層のスライスデータを解析して、オーバーハング部（宙に浮く部分）の有無を判断し、必要に応じてスライスデータにサポート材料用の像を追加する。

詳しくは後述するが、本実施形態のレイヤー形成ユニットＵ２は複数種類の材料を用いた像形成が可能である。そのため、スライスデータとしてはそれぞれの材料の像に対応するデータが生成される。このとき、異なる材料の像同士が重なりを持たないように、各々のスライスデータにおける像の位置及び形状を調整することが好ましい。像同士が重なると粒子レイヤーの厚みにばらつきが生じ、立体物の寸法精度の低下を招くからである。スライスデータのファイル形式としては、例えば、多値の画像データ（各値が材料の種類を表す）やマルチプレーンの画像データ（各プレーンが材料の種類に対応する）を用いることができる。

レイヤー形成ユニット制御部Ｕ１２は、スライスデータ計算部Ｕ１１で生成されたスライスデータを基に、レイヤー形成ユニットＵ２におけるレイヤー形成プロセスを制御する機能である。また、積層ユニット制御部Ｕ１３は、積層ユニットＵ３における積層プロセスを制御する機能である。各ユニットでの具体的な制御内容については後述する。

また、図示しないが、制御ユニットＵ１は、操作部、表示部、記憶部も備える。操作部は、ユーザからの指示を受け付ける機能である。例えば、電源のオン／オフ、装置の各種設定、動作指示などの入力が可能である。表示部は、ユーザへの情報提示を行う機能である。例えば、各種設定画面、エラーメッセージ、動作状況などの提示が可能である。記憶部は、３次元形状データ、スライスデータ、各種設定値などを記憶する機能である。

制御ユニットＵ１は、ハードウエア的には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ、補助記憶装置（ハードディスク、フラッシュメモリなど）、入力デバイス、表示デバイス、各種Ｉ／Ｆを具備したコンピュータにより構成することができる。上述した各機能Ｕ１０〜Ｕ１３は、補助記憶装置などに格納されたプログラムをＣＰＵが読み込んで実行し、必要なデバイスを制御することで実現されるものである。ただし、上述した機能のうちの一部又は全部をＡＳＩＣやＦＰＧＡなどの回路で構成したり、あるいは、クラウドコンピューティングやグリッドコンピューティングなどの技術を利用して他のコンピュータに実行させてもよい。

［レイヤー形成ユニット］
次に、レイヤー形成ユニットＵ２の構成を説明する。レイヤー形成ユニットＵ２は、電子写真プロセスを用いて、粒子材料からなる粒子レイヤーを形成するユニットである。電子写真プロセスとは、感光体を一様に帯電し、帯電した感光体（像担持体）に像情報に応じた露光を行い、像情報に応じた静電潜像を感光体に形成する。電子写真プロセスは、そのうえで、静電潜像に現像剤粒子を付着させて、感光体に現像剤像を形成するという一連のプロセスによって、所望の像を感光体に形成する手法である。電子写真プロセスの原理は複写機等の２Ｄプリンタで用いられているものと共通する。しかし、立体造形装置では現像剤としてトナーよりも粒径が１桁以上大きい粒子材料（造形材料）を用いるため、２Ｄプリンタにおけるプロセス制御や部材構造をそのまま利用できない場合もある。なお、本実施形態においては、造形材料の粒径については、適宜のサイズを選択することができる。

図１に示すように、レイヤー形成ユニットＵ２は、第１の粒子像形成部１０ａ、第２の粒子像形成部１０ｂ、中間担持搬送ベルト１１、ベルトクリーニング装置１２、画像検知センサー１３を備えている。第１の粒子像形成部１０ａは、第１の粒子材料（造形材料）Ｍａを用いて粒子像を形成するための粒子像形成手段である。粒子像形成部１０ａは、像担持体（感光体）１００ａ、像担持体１００ａを感光する帯電装置１０１ａ、像担持体１００ａを露光する露光装置１０２ａ、静電潜像を粒子材料Ｍａによって現像し、粒子像を形成する現像装置１０３ａを有する。また、粒子像を中間担持搬送ベルト１１に転写する転写装置１０４ａ、像担持体１００ａをクリーニングするクリーニング装置１０５ａを有する。また、第２の粒子像形成部１０ｂは、第２の粒子材料Ｍｂを用いて粒子像を形成するための粒子像形成手段である。第２の粒子像形成部１０ｂは、前述したのと同様の機能を果たす、像担持体１００ｂ、帯電装置１０１ｂ、露光装置１０２ｂ、現像装置１０３ｂ、転写装置１０４ｂ、クリーニング装置１０５ｂを有する。

本実施形態では、第１の粒子材料Ｍａとして、熱可塑性の樹脂などからなる構造材料（造形材料）を用い、第２の粒子材料Ｍｂとして、熱可塑性及び水溶性を有するサポート材（造形材料）料を用いる。なお、オーバーハング部が無くサポート部分が必要無い断面の場合には、粒子像形成部１０ｂでの像形成は行わない。その場合、構造材料の粒子像のみで粒子レイヤーが形成されることとなる。

構造材料としては例えばＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ、ＰＳ（ポリスチレン）などを用いることができる。サポート材料としては例えば糖質、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）などを用いることができる。各材料の粒子の直径は５μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、本実施形態では約２０μｍのものを用いる。

これらの粒子像形成部１０ａ、１０ｂは中間担持搬送ベルト１１の表面に沿って配置されている。なお、図１では、構造材料の粒子像形成部１０ａを搬送方向上流側に配置したが、粒子像形成部の配置順は任意である。また、粒子像形成部の数は２つより多くてもよく、用いる造形材料の種類に応じて適宜増やすことができる。例えば、図２は、４つの粒子像形成部１０ａ〜１０ｄを配置した例であるが、この場合は、４種類の構造材料で像形成を行うか、３種類の構造材料＋サポート材料で像形成を行う構成を採ることができる。材質、色、固さ、物性などの異なる複数種類の材料を組み合わせることで、生成する立体物のバリエーションが豊富になる。このような拡張性に優れる点も、電子写真プロセスを利用した立体造形装置の利点の一つといえる。

以下、レイヤー形成ユニットＵ２の各部の構成について詳しく説明する。ただし、粒子像形成部１０ａ〜１０ｄに共通する説明の中では、構成部材の参照符号の添え字ａ〜ｄを省略し、粒子像形成部１０、像担持体１００などと記載する。

（像担持体）
図３（ａ）は、粒子像形成部１０の構成を示す図であり、図３（ｂ）は、現像装置１０３の詳細構成を示す図である。

像担持体１００は、静電潜像を担持するための部材である。ここでは、アルミニウムなどの金属製シリンダーの外周面に光導電性を有する感光体層が形成された感光体ドラムが用いられる。感光体としては、有機感光体（ＯＰＣ）、アモルファスシリコン感光体、セレン感光体などを用いることができ、立体造形装置の用途や要求性能に応じて感光体の種類を適宜選択すればよい。像担持体１００は、不図示の枠体に回転自在に支持されており、像形成時には不図示のモーターによって図中の時計周りに一定速度で回転する。

（帯電装置）
帯電装置１０１は、像担持体１００の表面を一様に帯電させるための帯電手段である。本実施形態ではコロナ放電による非接触帯電方式を用いるが、帯電ローラを像担持体１００の表面に接触させるローラ帯電方式など他の帯電方式を用いても構わない。

（露光装置）
露光装置１０２は、画像情報（スライスデータ）に従って像担持体１００を露光し、像担持体１００の表面上に静電潜像を形成する露光手段である。露光装置１０２は、例えば、半導体レーザや発光ダイオードなどの光源と、高速回転するポリゴンミラー等を有する走査手段と、結像レンズなどの光学部材とを有して構成される。

（現像装置）
現像装置１０３は、現像剤（ここでは、構造材料又はサポート材料の粒子）を像担持体１００に供給することで、静電潜像を可視化する現像手段である（本明細書では、現像剤によって可視化された像を粒子像と称す。）。図３（ｂ）に現像装置１０３の詳細構成を示す。現像装置１０３は、現像剤を収容する容器１０３０と、容器１０３０の内部に設けられる供給ローラ１０３１と、現像剤を担持し像担持体１００へ供給する現像ローラ１０３２と、現像剤の厚みを規制する規制部材１０３３とを有する。供給ローラ１０３１及び現像ローラ１０３２は容器１０３０に回転自在に支持されており、像形成時には不図示のモーターによって図中の反時計周りに一定速度で回転する。供給ローラ１０３１によって撹拌し帯電された現像剤粒子が現像ローラ１０３２に供給され、規制部材１０３３によって略１粒子分の厚みとなるように層厚が規制された後、現像ローラ１０３２と像担持体１００の対向部において静電潜像の現像が行われる。現像方式としては、露光により電荷を除去した部分に現像剤を付着させる反転現像方式と、露光されなかった部分に現像剤を付着させる正規現像方式とがあるが、いずれの方式を用いてもよい。

現像装置１０３は、いわゆる現像カートリッジの構造をとり、レイヤー形成ユニットＵ２に対し着脱自在に設けられているとよい。カートリッジの交換により現像剤（構造材料、サポート材料）の補充・変更が容易にできるからである。あるいは、像担持体１００、現像装置１０３、クリーニング装置１０５などを一体のカートリッジとし（いわゆるプロセスカートリッジ）、像担持体自体の交換を可能にしてもよい。構造材料やサポート材料の種類、固さ、粒径により像担持体１００の摩耗や寿命が特に問題となる場合には、プロセスカートリッジ構成の方が実用性・利便性に優れる。

（転写装置）
転写装置１０４は、像担持体１００の周面に形成された粒子像を中間担持搬送ベルト１１の表面へ転写させる転写手段である。転写装置１０４は、中間担持搬送ベルト１１を挟んで像担持体１００の反対側に配置されており、像担持体１００上の粒子像と逆極性の電圧を印加することで、静電的に粒子像を中間担持搬送ベルト１１側へと転写させる。像担持体１００から中間担持搬送ベルト１１への転写を１次転写とも称す。なお、本実施形態ではコロナ放電を利用した転写方式を用いるが、ローラ転写方式や、静電転写方式以外の転写方式を用いても構わない。

（クリーニング装置）
クリーニング装置１０５は、転写されずに像担持体１００上に残った現像剤粒子を回収し、像担持体１００の表面を清浄する手段である。本実施形態では、像担持体１００に対しカウンター方向に当接させたクリーニングブレードによって現像剤粒子を掻き落とすブレード方式のクリーニング装置１０５を採用するが、ブラシ方式や静電吸着方式のクリーニング装置を用いてもよい。

（第１の中間担持搬送ベルト）
中間担持搬送ベルト（第１の中間担持搬送ベルト）１１は、各粒子像形成部１０で形成された粒子像が転写される搬送体（中間担持体）である。上流側の粒子像形成部１０ａから構造材料の粒子像が転写された後、それと位置を合せて、下流側の粒子像形成部１０ｂからサポート材料の粒子像が転写されることで、中間担持搬送ベルト１１の表面上に１枚の粒子レイヤーが形成される。このとき、図４（ａ）に示すように、中間担持搬送ベルト１１上で粒子像同士が重なりをもつと粒子レイヤーの厚みにばらつきが生じることが考えられる。仮にばらつきが十数から数十μｍ程度であったとしても、１つの立体物を造形するのに数百から数万枚の粒子レイヤーを積層することを考えると、ばらつきの累積が最終造形物の寸法精度に影響を与えることが考えられる。したがって本実施形態では、図４（ｂ）のように、粒子像同士が互いに重ならないように、各材料の粒子像の位置及び大きさを調整し（各材料のスライスデータを生成する際にそのような調整が行われる）、粒子レイヤーの厚さのばらつきを抑える。従って、２Ｄプリンタのフルカラー方式で多く用いられているＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色のトナー像を重ね合せて減法混色方式でフルカラーを表現する電子写真方式をそのまま流用して、立体造形装置に適用することはできない。

中間担持搬送ベルト１１は、樹脂、ポリイミドなどの材料で形成された無端ベルトであり、図１に示すように、複数のローラ１１０、１１１に張架されている。なお、ローラ１１０、１１１の他にテンションローラを設け、中間担持搬送ベルト１１のテンションを調整できるようにしてもよい。ローラ１１０、１１１のうち少なくとも一方は駆動ローラであり、像形成時には不図示のモーターの駆動力によって中間担持搬送ベルト１１を図中反時計周りに回転させる。また、ローラ１１０は、積層ユニットＵ３の２次転写ローラ３１との間で２次転写部を形成するローラである。

（ベルトクリーニング装置）
ベルトクリーニング装置１２は、中間担持搬送ベルト１１の表面に付着した材料をクリーニングする手段である。本実施形態では、中間担持搬送ベルト１１に対しカウンター方向に当接させたクリーニングブレードによって材料を掻き落とすブレード方式のクリーニング装置を採用するが、ブラシ方式や静電吸着方式のクリーニング装置を用いてもよい。

（画像検知センサー）
画像検知センサー１３は、中間担持搬送ベルト１１の表面に担持された粒子レイヤーを読み取る検知手段である。画像検知センサー１３の検知結果は、粒子レイヤーの位置合わせ、後段の積層ユニットＵ３とのタイミング制御、粒子レイヤーの異常検知（所望の像でない、像が無い、厚みのばらつきが大きい、像の位置ずれが大きいなど）などに利用される。

［積層ユニット］
次に、積層ユニットＵ３の構成を説明する。積層ユニットＵ３は、レイヤー形成ユニットＵ２で形成された粒子レイヤーを中間担持搬送ベルト１１から受け取り、これを順に積層し固着することによって、立体物を形成するユニットである。

図１に示すように、積層ユニットＵ３は、第２の中間担持搬送ベルト３０、２次転写ローラ３１、画像検知センサー３２、ヒーター３３、ステージ３４を備えている。以下、積層ユニットＵ３の各部の構成について詳しく説明する。

（第２の中間担持搬送ベルト）
第２の中間担持搬送ベルト３０は、レイヤー形成ユニットＵ２で形成された粒子レイヤーを中間担持搬送ベルト１１から受け取り、その粒子レイヤーを積層位置まで担持搬送する第２の搬送体である。積層位置とは、粒子レイヤーの積層（生成中の立体物への積み上げ）が行われる位置であり、図１の構成では、第２の中間担持搬送ベルト３０がヒーター３３とステージ３４とで挟まれる部分が積層位置に該当する。

第２の中間担持搬送ベルト３０は、樹脂、ポリイミドなどの材料で形成された無端ベルトであり、図１に示すように、２次転写ローラ３１、及び、複数のローラ３０１、３０２、３０３、３０４に張架されている。ローラ３１、３０１、３０２のうち少なくともいずれかが駆動ローラであり、不図示のモーターの駆動力によって第２の中間担持搬送ベルト３０を図中時計周りに回転させる。ローラ３０３、３０４は、第２の中間担持搬送ベルト３０のテンションの調整と、積層位置を通過する第２の中間担持搬送ベルト３０（つまり積層時の粒子レイヤー）を平坦に保つ役割を担うローラ対である。

（２次転写ローラ）
２次転写ローラ３１は、レイヤー形成ユニットＵ２の中間担持搬送ベルト１１から、積層ユニットＵ３の第２の中間担持搬送ベルト３０へと、粒子レイヤーを転写させるための転写手段である。２次転写ローラ３１は、レイヤー形成ユニットＵ２の対向ローラ１１０との間で中間担持搬送ベルト１１及び第２の中間担持搬送ベルト３０を挟み込むことで、両者のベルト間に２次転写ニップを形成する。そして、不図示の電源により２次転写ローラ３１に粒子レイヤーとは逆極性のバイアスを印加することで、粒子レイヤーを第２の中間担持搬送ベルト３０側へと転写させる。

（画像検知センサー）
画像検知センサー３２は、第２の中間担持搬送ベルト３０の表面に担持された粒子レイヤーを読み取る検知手段である。画像検知センサー３２の検知結果は、粒子レイヤーの位置合わせ、積層位置への搬送タイミング制御などに利用される。

（ヒーター）
ヒーター３３は、積層位置に搬送された粒子レイヤーの温度を制御する温度制御手段である。ヒーター３３としては、例えば、セラミックヒーター、ハロゲンヒーターなどを用いることができる。また、加熱だけでなく、放熱ないし冷却により粒子レイヤーの温度を積極的に低下させる構成を設けてもよい。なお、ヒーター３３の下面（ベルト側の面）は平面となっており、積層位置を通過する第２の中間担持搬送ベルト３０のガイドと、粒子レイヤーに均等な圧力を加える押圧部材の役割も兼ねている。

（ステージ）
ステージ３４は、立体物が積層される平面台である。ステージ３４は、不図示のアクチュエータによって上下方向（積層位置のベルト面に垂直な方向）に移動可能である。ステージ３４は、積層位置まで担持搬送された粒子レイヤーをヒーター３３との間で挟み込み、加熱、加圧（必要に応じて放熱ないし冷却）を行うことで、第２の中間担持搬送ベルト３０側からステージ３４側へと粒子レイヤーを転写させる。１層目の粒子レイヤーはステージ３４の上に直接転写され、２層目以降の粒子レイヤーはステージ３４上の立体物（作成中のもの）の上に積み上げられていく。このように本実施形態では、ヒーター３３とステージ３４によって、粒子レイヤーを積層する積層手段が構成される。

（駆動装置）
駆動装置３１３と駆動装置３１４はアクチュエータであり、ステージ３４の表面と平行な平面を第２の中間担持搬送ベルト３０の表面に形成するローラ３０３（第１のローラ）とローラ３０４（第２のローラー）をそれぞれ動かす。具体的には、駆動装置３１３は、図６に示したようにローラ３０３の回転軸の傾きを変更して、ステージ３４の表面に対して平行（一点鎖線）だったローラ３０３の回転軸をステージの表面に対して傾斜（破線）させる。また、ローラ３０４の回転軸の傾きを変更して、ステージ３４の表面に対して平行（一点鎖線）だったローラ３０３の回転軸をステージの表面に対して傾斜（破線）させる。

このようにローラ３０３とローラ３０４を動かすことで、第２の中間担持搬送ベルト３０の表面をねじって積層位置における表面形状を平面から非平面へ変更し、ステージ３４の表面形状と第２の中間担持搬送ベルト３０の表面形状を異ならせる。図６は、立体造形装置の積層位置の周囲を拡大した斜視図である。

粒子レイヤーの搬送時及び粒子レイヤーの積層開始時、ローラ３０３及びローラ３０４は、中間担持搬送ベルト３０の進行方向に対して垂直に配置される（一点鎖線）。粒子レイヤーの積層後、粒子レイヤーが中間担持搬送ベルト３０から離間するとき、ローラ３０３及びローラ３０４の少なくともいずれかを通常設定位置（一点鎖線）から傾ける（破線）。粒子レイヤーが中間担持搬送ベルト３０から完全に離間した後、ローラ３０３及びローラ３０４を通常設定位置（一点鎖線）に戻す。

駆動装置としては、圧電素子、ネジ機構、シリンダー機構、ピストン機構、モーターなどを使用することができる。このように本実施形態では、駆動装置３１３と駆動装置３１４によって、積層位置における第２の中間担持搬送ベルト３０の表面の形状又は傾きを変更する変更手段が構成される。なお、本明細書において積層位置とは、搬送体とステージとが粒子レイヤー（立体物）を介して間接的に接触している位置のことであると定義する。すなわち、本実施形態では、第２の中間担持搬送ベルト３０のうちローラ３０３とローラ３０４との間の領域（且つ、第２の中間担持搬送ベルト３０とローラ３０３，３０４とが接触していない領域）が、積層位置に相当する。

本実施形態では、複数のローラを動かしているが、１つのローラ（ローラ３０３又はローラ３０４）だけを動かしてもよい。また、本実施形態では、複数のローラを異なる方向に傾けているが複数のローラを同じ方向に傾けても良い。ただし、本実施形態のように、ローラ３０３及びローラ３０４を逆方向に傾けると、第２の中間担持搬送ベルト３０がズレることを簡単な構成で低減することが可能となる。なお、ローラ３０３及びローラ３０４を同じ方向に同じ角度だけ傾けた場合には、第２の中間担持搬送ベルト３０の表面の傾きが変わることになるが、そのように構成しても良い。更に、本実施形態では、ローラ３０３又はローラ３０４を第２の中間担持搬送ベルト３０の進行方向に垂直な面内で傾けているが、本発明はそれに限定されない。例えば、ローラ３０３を第２の中間担持搬送ベルト３０を含む面内で傾けて、後述する実施形態３と同様の構成となるようにしても良い。

［立体造形装置の動作］
次に、上記構成を有する立体造形装置の動作について説明する。ここでは既に制御ユニットＵ１によるスライスデータの生成処理は完了しているものとして、各層の粒子レイヤーを形成するプロセスと、粒子レイヤーを積層するプロセスを順に説明する。図５は、本実施形態の立体造形装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。

（レイヤー形成プロセス）
まず、制御ユニットＵ１は、各粒子像形成部１０の像担持体１００、中間担持搬送ベルト１１、及び、第２の中間担持搬送ベルト３０が同じ外周速度（プロセス速度）で同期して回転するよう、モーター等の駆動源を制御する。

回転速度が安定した後、最上流の粒子像形成部１０ａの像形成を開始する（Ｓ５０１）。すなわち、制御ユニットＵ１は、帯電装置１０１ａを制御し、像担持体１００ａの表面全域を所定の極性でかつ所定の帯電電位で均一に帯電させる。続いて制御ユニットＵ１は、形成する像に応じた情報によって、帯電した像担持体１００ａの表面を露光装置１０２ａによって露光する。ここでは、露光によって電荷を除去することにより、露光部と非露光部との間に電位差を形成する。この電位差による像が静電潜像である。一方、制御ユニットＵ１は、現像装置１０３ａを駆動して、像担持体１００ａ上の潜像に構造材料の粒子を付着させ、構造材料の粒子像を形成する。この粒子像は、転写装置１０４ａによって中間担持搬送ベルト１１上へと１次転写される。

また、制御ユニットＵ１は、粒子像形成部１０ａでの像形成開始から所定の時間差で下流側の粒子像形成部１０ｂの像形成を開始する（Ｓ５０２）。粒子像形成部１０ｂにおける像形成も粒子像形成部１０ａにおける像形成と同様の手順で行われる。ここで、像形成開始の時間差は、上流側の粒子像形成部１０ａにおける１次転写ニップから下流側の粒子像形成部１０ｂにおける１次転写ニップまでの距離をプロセス速度で割った値に設定される。これにより、それぞれの粒子像形成部１０ａ、１０ｂで形成された２つの粒子像が中間担持搬送ベルト１１上で位置合わせして配置され、構造材料とサポート材料からなる１層分の粒子レイヤーが形成される（Ｓ５０３）。（なお、オーバーハング部がなくサポート部分が必要無い断面の場合には、粒子像形成部１０ｂの像形成は行われない。その場合、構造材料の粒子像のみで粒子レイヤーが形成されることとなる。）。その後、粒子レイヤーは中間担持搬送ベルト１１によって積層ユニットＵ３へと搬送される。

（積層プロセス）
上記のように粒子レイヤーの形成動作が行われている間、積層ユニットＵ３の第２の中間担持搬送ベルト３０は中間担持搬送ベルト１１に接触した状態で、同じ外周速度（プロセス速度）で同期回転している。そして、中間担持搬送ベルト１１上の粒子レイヤーの前端が２次転写ニップに到達するタイミングに合わせて、制御ユニットＵ１が２次転写ローラ３１に所定の転写バイアスを印加し、粒子レイヤーを第２の中間担持搬送ベルト３０へ転写させる（Ｓ５０６）。

第２の中間担持搬送ベルト３０は同じプロセス速度のまま回転を続け、粒子レイヤーを図１の矢印方向に搬送する。そして、画像検知センサー３２によってベルト上の粒子レイヤーの位置を検知すると、制御ユニットＵ１はその検知結果を基に粒子レイヤーを所定の積層位置まで搬送する（Ｓ５０８）。粒子レイヤーが積層位置に到達するタイミングで制御ユニットＵ１は第２の中間担持搬送ベルト３０を停止し、粒子レイヤーを積層位置に位置決めする（Ｓ５０９）。その後、制御ユニットＵ１はステージ３４を上昇させ（ベルト面に近づけ）、ステージ面（１層目の場合）又はステージ面上に形成された立体物の上面（２層目以降の場合）をベルト３０上の粒子レイヤーに接触させる（Ｓ５１０）。

この状態のまま、制御ユニットＵ１は、所定の温度制御シーケンスにしたがって、ヒーター３３の温度を制御する。具体的には、最初に、第１の目標温度までヒーター３３を加熱する第１のモードを所定時間行って、粒子レイヤーの粒子材料を熱溶融させる（Ｓ５１１）。これにより粒子レイヤーが軟化し、シート状の粒子レイヤーとステージ面又は立体物上面とが密着する。その後、第１の目標温度よりも低い第２の目標温度にヒーター３３を制御する第２のモードを所定時間行い、軟化した粒子レイヤーを固化する（Ｓ５１２）。

ここで、温度制御シーケンス、目標温度、加熱時間などは、レイヤー形成に用いられる構造材料及びサポート材料の特性に応じて設定される。例えば、第１のモードにおける第１の目標温度は、レイヤー形成に用いられる各材料の融点もしくはガラス転移点のうち最も高い温度よりも高い値に設定される。一方、第２のモードにおける第２の目標温度は、レイヤー形成に用いられる各材料の結晶化温度もしくは非晶質材のガラス転移点のうち最も低い温度よりも低い値に設定される。このような温度制御を行うことにより、異なる熱溶融特性をもつ複数種類の粒子材料が混在した粒子レイヤーの全体を共通の溶融温度領域で熱可塑化（軟化）させた後、共通の固化温度領域で材料レイヤー全体を固化させることができる。したがって、複数種類の粒子材料が混在した粒子レイヤーの溶融・固着を安定して行うことが可能になる。

なお、第１のモード及び第２のモードにおいては、温度の制御域が広すぎると、温度制御を安定化させるのに時間がかかり、積層プロセス時間が必要以上にかかってしまう。それゆえ、第１の目標温度の制御域は、レイヤー形成に用いられる各材料の融点もしくはガラス転移点のうち最も高い温度を下限温度とし、上限温度は下限温度の＋５０℃程度に設定するとよい。同じように、第２の目標温度の制御域は、レイヤー形成に用いられる各材料の結晶化温度もしくは非晶質材のガラス転移点のうち最も低い温度を上限温度とし、下限温度は上限温度の−５０℃程度に設定するとよい。例えば、構造材料としてＡＢＳ（ガラス転移点：１３０℃）を用い、サポート材料としてマルトテトラオース（ガラス転移点：１５６℃）を用いた場合は以下のように設定するとよい。すなわち、第１の目標温度の制御域を下限１５６℃以上上限２０６℃以下とし、第２の目標温度の制御域を下限８０℃以上上限１３０℃以下に設定するとよい。

第２のモード終了後、制御ユニットＵ１はステージ３４を下降させる（Ｓ５１３）。次に、制御ユニットＵ１はローラ３０３及びローラ３０４を駆動手段で駆動して、第２の中間担持搬送ベルト３０の表面を変形する（Ｓ５１４）。これにより、ステージ３４の表面の形状と第２の中間担持搬送ベルト３０の表面の形状とを異ならせることができ、第２の中間担持搬送ベルト３０の表面から粒子レイヤーが剥がれやすくなり、粒子レイヤーの破損を抑制することができる。なお、図５のフローチャートでは、ステージ３４の下降を開始した後に、第２の中間担持搬送ベルト３０の表面の変形を開始しているが、ステージと駆動装置を同期させることでそれらを同時に開始してもよい。また、ステージ３４の下降を開始する前に第２の中間担持搬送ベルト３０の表面の変形を開始してももちろんよい。

粒子レイヤー全体が第２の中間担持搬送ベルトの表面から剥がれて粒子レイヤーの積層が完了したら、制御ユニットＵ１はローラ３０３及びローラ３０４を駆動手段で駆動して、第２の中間担持搬送ベルト３０の表面の形状を元の平面の状態に戻す（Ｓ５１５）。

その後、次層のレイヤー形成プロセスの実行が開始される（Ｓ５０１〜）。以上述べたレイヤー形成プロセスと積層プロセスを必要回数繰り返すことで、ステージ３４上に所望の立体物が形成される。最後に、ステージ３４から立体物を取り外し、温水などで水溶性のサポート材料を除去することで、最終造形物（物品）を製造することができる。なお、サポート材料を除去した後、更に、所定の処理（例えば、クリーニング、組立等）を立体物に対して行うことで、最終造形物（物品）を製造してもよい。

［本実施形態の利点］
以上述べた本実施形態の立体造形装置によれば、ステージの表面形状と搬送体の表面形状とを異ならせている（又は、ステージの表面と搬送体の表面を非平行にしている）。このような動作を実行することで、搬送体の表面から粒子レイヤー（立体物）が剥がれやすくなり、粒子レイヤー（立体物）の破損を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る立体造形装置の積層位置の周囲を拡大した斜視図である。第１実施形態（図１）では、第２の中間担持搬送ベルト３０を停止させた状態でステージ３４を上下に移動させて、ステージ３４上に粒子レイヤーを積層した。しかし、第２実施形態では、第２の中間担持搬送ベルト３０とステージ３４０とを同期して動かしている状態でステージ３４０上に粒子レイヤーを積層する。以下、第１実施形態と共通する部分の説明は割愛し、第２実施形態に特有の構成についてのみ説明を行う。

ステージ３４０は、第２の中間担持搬送ベルト３０と同方向・等速で移動しながら第２の中間担持搬送ベルト３０と当接する。そのような動作を繰り返すことで、粒子レイヤーがステージ３４０上に積層されてゆく。ステージ３４０は、不図示のアクチュエータによって上下方向（積層位置のベルト面に垂直な方向）だけでなく、左右方向（積層位置のベルト面に平行な方向）にも移動可能である。ステージ３４０は、図７の破線のように、上下左右方向に移動する。

以上述べた本実施形態の構成によっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。加えて、粒子レイヤーの積層時に搬送体を停止させなくても良いため、立体造形装置のスループットを向上させることができる。

なお、本実施形態では、第２の中間担持搬送ベルト３０を動かしながら粒子レイヤーをステージ３４０上に積層しているので、ローラ３０３及びローラ３０４を逆方向に同じ角度だけ傾ける構成にすることで、第２の中間担持搬送ベルト３０の蛇行を低減できる。

＜第３実施形態＞
図８は、本発明の第３実施形態に係る立体造形装置の全体構成を模式的に示している。図９は、第３実施形態に係る立体造形装置の積層位置の周囲を拡大した斜視図である。第２の中間担持搬送ベルト３０の表面の形状又は傾きを変更するために、第１実施形態（図１）では、ローラを傾けたが、第３実施形態では、ローラを平行移動させる。以下、第１実施形態と共通する部分の説明は割愛し、第３実施形態に特有の構成についてのみ説明を行う。

本実施形態の積層ユニットは、一対のローラ３０３０、３０４０を有しており、一対のローラ３０３０、３０４０は、第２の中間担持搬送ベルト３０の表面を積層位置において平面にしている。ローラ３０４０は、ローラ３０４０の回転軸に垂直な方向に移動可能に構成されている。本実施形態の積層ユニットは、駆動装置３１４０を更に有する。駆動装置３１４０は、アクチュエータであり、積層ユニット制御部Ｕ１３からの指示に従ってローラ３０４０をローラ３０４０の回転軸に垂直な方向に移動する。駆動装置３１４０としては、圧電素子、ネジ機構、シリンダー機構、ピストン機構、モーターなどを使用することができる。このように本実施形態では、駆動装置３１４０が、積層位置における第２の中間担持搬送ベルト３０の表面の傾きを変更する変更手段に相当する。

粒子レイヤーの搬送時及び粒子レイヤーの積層開始時、ローラ３０３０及びローラ３０４０は、中間担持搬送ベルト３０の積層位置における表面がステージ３４の表面と平行になる通常設定位置（図９の一点鎖線）に配置される。粒子レイヤーの積層後、粒子レイヤーが中間担持搬送ベルト３０から離間するとき、ローラ３０４０を通常設定位置から平行移動して（図９の破線）、中間担持搬送ベルト３０の積層位置における表面とステージ３４の表面とを非平行にする。粒子レイヤーが中間担持搬送ベルト３０から完全に離間した後、ローラ３０４０を通常設定位置（図９の一点鎖線）に戻す。なお、ステージ３４の下降に同期して、ローラ３０４０を移動することが好ましい。

本実施形態では、１つのローラだけを移動しているが、複数のローラ（ローラ３０３０及びローラ３０４０）を移動して、第２の中間担持搬送ベルト３０の積層位置における表面とステージ３４の表面とを非平行にしてもよい。

以上述べた本実施形態の立体造形装置によれば、ステージの表面と搬送体の表面とを非平行にしている。このような動作を実行することで、搬送体の表面から粒子レイヤー（立体物）が剥がれやすくなり、粒子レイヤー（立体物）の破損を抑制することができる。

＜第４実施形態＞
図１０は、本発明の第４実施形態に係る立体造形装置の積層位置の周囲を拡大した斜視図である。第２実施形態（図７）では、駆動装置でローラを駆動していたのに対して、第４実施形態では、ローラを駆動しないで固定している（ただし、ローラは、第２の中間担持搬送ベルト３０の移動に応じた回転はしている）。以下、第２実施形態と共通する部分の説明は割愛し、第４実施形態に特有の構成についてのみ説明を行う。

本実施形態の積層ユニットは、ローラ３０３１、ローラ３０３２、ローラ３０１０、ローラ３０４１を有している。ローラ３０３２とローラ３０４１は、第２の中間担持搬送ベルト３０の表面を積層位置において平面にしている。ここで、積層位置の上流側に配置されているローラ３０４１（第１のローラ）は、ローラ３０４１の回転軸がベルト３０の表面と平行で且つ第２の中間担持搬送ベルト３０の進行方向に対して垂直な方向（一点鎖線）と平行になるように、配置されている。一方、積層位置の下流側に配置されているローラ３０３２（第２のローラ）は、ローラ３０３２の回転軸がベルト３０の表面と平行で且つ第２の中間担持搬送ベルト３０の進行方向に対して垂直な方向（一点鎖線）と平行にならないように、配置されている。すなわち、ローラ３０３２の回転軸は、ローラ３０４１の回転軸に対して傾斜している。ローラ３０３２の下流側に配置されているローラ３０３１（第３のローラ）とローラ３０３１の下流側に配置されているローラ３０１０（第４のローラ）は、それぞれの回転軸がローラ３０３２の回転軸と平行になるように、配置されている（破線）。このように構成することで、ベルトが蛇行しないで回転できるようになる。

ローラ３０３２が積層位置の終端部（出口）となっているため、ローラ３０３２の回転軸が第２の中間担持搬送ベルトの進行方向と垂直でない場合には、粒子レイヤーの一部分（粒子レイヤーが矩形の場合には一つの角）から粒子レイヤーが剥がれ始める。従って、第２の中間担持搬送ベルト３０の表面から粒子レイヤーが剥がれやすくなり、粒子レイヤーの破損を抑制することができる。

以上述べた本実施形態の立体造形装置によれば、積層位置の下流側のローラを搬送体の進行方向に垂直な方向に対して傾斜させている。このような構成にすることで、積層位置が粒子レイヤーの辺に対して斜めの出口を持つことになる。従って、搬送体の表面から粒子レイヤー（立体物）が剥がれやすくなり、粒子レイヤー（立体物）の破損を抑制することができる。加えて、ローラを駆動する必要がないため、制御が容易な立体造形装置を提供することができる。

＜第５実施形態＞
図１１は、本発明の第５実施形態に係る立体造形装置の全体構成を模式的に示している。図１２は、第５実施形態に係る立体造形装置のシート化位置の周囲を拡大した斜視図である。第５実施形態は、本発明を積層手段ではなく、シート化手段に適用したものである。

第５実施形態の積層ユニットは、粒子レイヤーをシート化するシート化手段を有する。シート化手段は、加圧部材４１０とヒーター４２０とを有する。加圧部材４１０は、ステージ３４と同様の部材であり、ヒーター４２０はヒーター３３と同様の部材である。中間担持搬送ベルト３０に転写された粒子レイヤーは、シート化位置を経由して、積層位置へと担持搬送される。シート化位置で、粒子レイヤーは加熱溶融されてシート状の薄膜になる。積層位置で、その薄膜が再度加熱溶融されて、ステージ３４に積層される。

ローラ３０５１とローラ３０５２は、シート化位置において中間担持搬送ベルト３０の表面を平面にするテンションローラであり、ローラ３０３とローラ３０４と同様の部材である。駆動装置３１５と駆動装置３１６は、それぞれ、ローラ３０５１とローラ３０５２を駆動する部材であり、駆動装置３１３と駆動装置３１４と同様の部材である。このように本実施形態では、駆動装置３１５と駆動装置３１６によって、シート化位置における第２の中間担持搬送ベルト３０の表面の形状又は傾きを変更する変更手段が構成される。なお、本明細書においてシート化位置とは、搬送体と加圧部材とが粒子レイヤーを介して間接的に接触している位置のことであると定義する。すなわち、本実施形態では、第２の中間担持搬送ベルト３０のうちローラ３０５１とローラ３０５２との間の領域（且つ、第２の中間担持搬送ベルト３０とローラ３０５１，３０５２とが接触していない領域）が、シート化位置に相当する。

以上述べた本実施形態の立体造形装置によれば、加圧部材の表面形状と搬送体の表面形状とを異ならせている（又は、加圧部材の表面と搬送体の表面を非平行にしている）。このような動作を実行することで、搬送体の表面からレイヤーが剥がれやすくなり、レイヤーの破損を抑制することができる。

なお、本実施形態のシート化手段に、第１実施形態の積層手段の技術ではなく、第１乃至４の少なくともいずれかの実施形態の積層手段の技術を適用しても良く、それも本発明に含まれている。

＜第６実施形態＞
図１３は、本発明の第６実施形態に係る立体造形装置の全体構成を模式的に示している。

図１４は、本発明の第６実施形態に係る立体造形装置の積層位置の周囲を拡大した斜視図である。第２の中間担持搬送ベルト３０の表面の形状又は傾きを変更するために、第３実施形態（図８）では、第２の中間担持搬送ベルトを張架しているローラ３０４０を平行移動させている。しかし、第６実施形態は第２の中間担持搬送ベルトを張架しているローラ以外の部材を押し当てる。以下、第３実施形態と共通する部分の説明は割愛し、第６実施形態に特有の構成についてのみ説明を行う。

本実施形態の積層ユニットは、第２の中間担持搬送ベルト３０に押し当てる部材（押当部材）３０６０を有しており、部材３０６０は第２の中間担持搬送ベルト３０の表面に対して垂直な方向に移動可能に構成されている。なお、部材３０６０は、第２の中間担持搬送ベルト３０の幅よりも小さい。

本実施形態の積層ユニットは、駆動装置３１６０を更に有する。駆動装置３１６０は、アクチュエータであり、積層ユニット制御部Ｕ１３からの指示に従って部材３０６０を第２の中間担持搬送ベルト３０の表面に対して垂直な方向に移動する。本実施形態では、駆動装置３１６０が、積層位置における第２の中間担持搬送ベルト３０の表面の傾きを変更する変更手段に相当する。

粒子レイヤーの搬送時及び粒子レイヤーの積層開始時、部材３０６０は中間担持搬送ベルト３０に接しない通常位置（図１４の一点鎖線）で配置される。粒子レイヤーの積層後、粒子レイヤーが中間担持搬送ベルト３０から離間するとき、部材３０６０を通常配置位置から平行移動する（図９の破線）。すなわち、中間担持搬送ベルト３０に部材３０６０を押し込むことにより、中間担持搬送ベルト３０の積層位置における表面とステージ３４の表面とを非平行にする。粒子レイヤーが中間担持搬送ベルト３０から完全に離間した後、部材３０６０を通常設定位置に戻す。

本実施形態では、１つの部材だけを移動しているが、複数の部材を押し当てることにより、第２の中間担持搬送ベルト３０の積層位置における表面とステージ３４の表面とを非平行にしてもよい。また、部材３０６０は中間担持搬送ベルトの幅より小さい方が好ましいが、大きくても良い。

以上述べた本実施形態の立体造形装置によれば、ステージの表面と搬送体の表面とを非平行にしている。このような動作を実行することで、搬送体の表面から粒子レイヤー（立体物）が剥がれやすくなり、粒子レイヤー（立体物）の破損を抑制することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

例えば、前述の実施形態では、複数の搬送体（第１及び第２の搬送体）を使用していたが、レイヤー形成ユニットで第２の搬送体にレイヤーを直接形成するように構成して、第１の搬送体を省く構成にしてもよい。

また、実施形態１や実施形態３では、ローラを駆動することでベルトの表面の傾き又は形状を変更していた。しかし、実施形態６のように、ローラとは別の部材を新たに設けてその部材をベルトに当接することでベルトの表面の傾き又は形状を変更することとしても良い。

さらに、実施形態１と実施形態３とを組み合わせて、ベルトの表面の傾き及び形状を変更することとしても良い。

なお、前述の実施形態では、電子写真プロセスによって搬送体にレイヤーを形成していたが、電子写真プロセスの代わりに他のプロセスを使って搬送体にレイヤーを形成しても良い。他のプロセスには、例えば、インクジェットプロセスが含まれ、ＷＯ２０１４／０９２２０５に記載の方式に対しても本発明を適用することができる。

Ｕ２ レイヤー形成ユニット
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 粒子像形成部（粒子像形成手段）
１１ 第１の中間担持搬送ベルト（第１の搬送体）
Ｕ３ 積層ユニット
３０ 第２の中間担持搬送ベルト（第２の搬送体）
３３ ヒーター（積層手段）
３４ ステージ（積層手段）
３１３ 駆動装置（変更手段）
３１４ 駆動装置（変更手段）

Claims (20)

1. 立体物を造形する立体造形装置であって、
   搬送体にレイヤーを形成するレイヤー形成ユニットと、
   前記搬送体によって積層位置まで搬送された前記レイヤーを前記積層位置で積層する積層ユニットと、を備え、
   前記積層ユニットは、前記積層位置における前記搬送体の表面の傾き又は形状を変更する変更手段を有する
   ことを特徴とする立体造形装置。
2. 前記レイヤー形成ユニットは、電子写真プロセスによって、前記レイヤーを形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の立体造形装置。
3. 前記レイヤー形成ユニットは、電子写真プロセスによって粒子像を形成する粒子像形成手段と、前記粒子像形成手段で形成された粒子像が転写される第１の搬送体と、を有し、前記第１の搬送体に前記粒子像を含む前記レイヤーを形成し、
   前記積層ユニットは、前記第１の搬送体に形成された前記レイヤーを受け取り、前記レイヤーを前記積層位置へ搬送する第２の搬送体と、前記第２の搬送体によって搬送された前記レイヤーを積層する積層手段と、を有し、
   前記積層手段は、前記レイヤーが積層されるステージを有し、
   前記変更手段は、前記積層位置における前記第２の搬送体の表面の傾き又は形状を変更する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の立体造形装置。
4. 前記変更手段は、前記第２の搬送体の表面と前記ステージの表面とが前記積層位置において非平行になるように、前記第２の搬送体の表面の傾きを変更する
   ことを特徴とする請求項３に記載の立体造形装置。
5. 前記変更手段は、前記第２の搬送体の表面と前記ステージの表面とが前記積層位置において異なる形状になるように、前記第２の搬送体の表面の形状を変更する
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の立体造形装置。
6. 前記変更手段は、前記第２の搬送体の前記表面の傾き又は形状を、前記ステージの動きに同期して、変更する
   ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の立体造形装置。
7. 前記積層ユニットは、前記第２の搬送体が張架されている複数のローラを有し、
   前記変更手段は、前記複数のローラの少なくとも１つを駆動する駆動手段と、を有する
   ことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の立体造形装置。
8. 前記駆動手段は、前記ローラの傾きを変更する
   ことを特徴とする請求項７に記載の立体造形装置。
9. 前記駆動手段は、前記ローラの回転軸を前記ステージの表面に対して傾斜させる
   ことを特徴とする請求項８に記載の立体造形装置。
10. 前記複数のローラは、第１及び第２のローラを有し、
    前記駆動手段は、前記第１のローラと前記第２のローラとを異なる方向に傾ける
    ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の立体造形装置。
11. 前記駆動手段は、前記ローラを移動する
    ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の立体造形装置。
12. 前記駆動手段は、前記ローラの回転軸に垂直な方向に前記ローラを移動する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の立体造形装置。
13. 前記積層ユニットは、前記第２の搬送体が張架されている複数のローラを有し、
    前記複数のローラは、前記積層位置の上流側に配置されている第１のローラと、前記積層位置の下流側に配置されている第２のローラと、を有し、
    前記変更手段は、前記第２の搬送体に押し当てられる押当部材と、前記押当部材を駆動する駆動手段と、を有する
    ことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の立体造形装置。
14. 立体物を造形する立体造形装置であって、
    搬送体にレイヤーを形成するレイヤー形成ユニットと、
    前記搬送体によって積層位置まで搬送された前記レイヤーを前記積層位置で積層する積層ユニットと、を備え、
    前記積層ユニットは、搬送体が張架されている複数のローラを有し、
    前記複数のローラは、前記積層位置の上流側に配置されている第１のローラと、前記積層位置の下流側に配置されている第２のローラと、を有し、
    前記第２のローラの回転軸が、前記第１のローラの回転軸に対して傾斜している
    ことを特徴とする立体造形装置。
15. 前記レイヤー形成ユニットは、電子写真プロセスによって粒子像を形成する粒子像形成手段と、前記粒子像形成手段で形成された粒子像が転写される第１の搬送体と、を有し、前記第１の搬送体に前記粒子像を含む前記レイヤーを形成し、
    前記積層ユニットは、前記第１の搬送体に形成された前記レイヤーを受け取り、前記レイヤーを前記積層位置へ搬送する第２の搬送体と、前記第２の搬送体によって搬送された前記レイヤーを積層する積層手段と、を有する、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の立体造形装置。
16. 前記複数のローラは、前記第２のローラの下流側に配置されている第３のローラと、前記第３のローラの下流側に配置されている第４のローラと、を有し、
    前記第２乃至第４のローラの回転軸が前記第１のローラの回転軸に対して傾斜している
    ことを特徴とする請求項１５に記載の立体造形装置。
17. 前記第２乃至第４のローラの回転軸は、平行である
    ことを特徴とする請求項１６に記載の立体造形装置。
18. 立体物を生成する立体造形装置であって、
    搬送体にレイヤーを形成するレイヤー形成ユニットと、
    前記搬送体によってシート化位置を経由して積層位置へ搬送された前記レイヤーを積層する積層ユニットと、を備え、
    前記積層ユニットは、前記シート化位置における前記搬送体の表面の傾き又は形状を変更する変更手段を有する
    ことを特徴とする立体造形装置。
19. 前記レイヤー形成ユニットは、電子写真プロセスによって粒子像を形成する粒子像形成手段と、前記粒子像形成手段で形成された粒子像が転写される第１の搬送体と、を有し、前記第１の搬送体に前記粒子像を含む前記レイヤーを形成し、
    前記積層ユニットは、前記第１の搬送体に形成された前記レイヤーを受け取り、前記レイヤーをシート化位置及び積層位置へ搬送する第２の搬送体と、前記第２の搬送体によって搬送された前記レイヤーをシート化するシート化手段と、シート化された前記レイヤーを積層する積層手段と、を有する積層ユニットと、を備え、
    前記積層ユニットは、前記シート化位置における前記搬送体の表面の傾き又は形状を変更する変更手段を有する
    ことを特徴とする立体造形装置。
20. 請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の立体造形装置を用いて立体物を製造するステップと、
    前記立体物からサポート材料を除去するステップと、を有する
    ことを特徴とする物品の製造方法。

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