JPH10207194A - 積層造形方法及び積層造形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】３次元物体の造形を精度良くかつ高速に行うこ
とができ、また物体のカラー着色が可能であり、さらに
樹脂以外のセラミックス、金属を含む物体の造形も可能
である積層造形方法及び装置を提供する。 【解決手段】３次元物体の任意の断面形状デ−タに基づ
く静電潜像を誘電体表面に形成する工程と、静電潜像を
帯電性粉体で現像する工程と、帯電性粉体をシート状に
形成する工程と、シート状帯電性粉体をステージに転写
する工程とを有し、各工程を繰り返しステージ上にシー
ト状帯電性粉体を積層することにより３次元物体を造形
する。さらに、静電潜像を帯電性粉体で現像する工程の
後、帯電性粉体を誘電体に隣接する中間転写体に転写し
て、この中間転写体上で帯電性粉体をシ−ト状に形成す
る工程を行ってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉体をシート状に
形成してなる薄層を積層することにより３次元物体を造
形する積層造形方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】積層造形方法は、複雑な形状の３次元物
体を短時間で造形する方法として近年急速に普及してい
る。積層造形方法で作成された３次元物体は、種々の装
置の部品のモデル（プロトタイプ）として、部品の動作
や形状の良否を調べるために利用される。積層造形法に
はいろいろな方式があり、例えば日刊工業新聞社刊「型
技術」１９９６年２月号特集記事に詳細に述べられてい
る。

【０００３】具体的には、例えば、図１１は一般に「光
造形法」と呼ばれる造形方法の模式図であり、紫外線な
どの光照射により硬化する光硬化性樹脂を満たした槽
に、上面よりレーザービームを３次元物体の断面形状デ
ータに応じて２次元走査を行い、硬化した樹脂の薄い層
を形成し、この工程を繰り返すことにより３次元物体を
造形するものである。

【０００４】図１２は、「粉体法」と呼ばれる方法を示
しており、薄い粉体層を形成した槽にレーザー光を照射
することにより粉体層を所望の形状の薄層に焼結し、こ
の工程を繰り返すことにより焼結体による３次元物体を
造形するものである。この方式によれば、３次元物体と
して樹脂だけでなく、セラミックスや金属などが造形可
能である。

【０００５】図１３は、例えば特開平６−５５６４２に
ある「固体下地硬化法」と呼ばれる方法を示しており、
物体の断面データに基づきマスクパターンを形成し、光
硬化性樹脂が塗布された樹脂層の上にこのマスクを重ね
て紫外線光を照射し、十分露光した後未硬化（未露光
部）の樹脂層を吸引し、更に、光硬化性樹脂が除去され
形成された凹部にワックスを充填した後、ワックスを冷
却し、硬化した樹脂層及びワックスを所定厚さに切削す
ることを繰り返し行うことにより所望形状の３次元モデ
ルを造形するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光造形法で
は光硬化性樹脂という液体を用いることに起因する欠点
として、厚み方向の分解能が０．２ｍｍ程度しかない、
液面が安定するまでの時間が長く生産性が悪いといった
ことがある。また高出力のレーザを用いることから、光
源自身や走査光学系の劣化が早い、エネルギー密度やビ
ーム径の制御が難しい、といった欠点や、光硬化性樹脂
の最終的硬化時の収縮に伴う変形量が大きく造形された
物体の精度が悪いといった欠点がある。

【０００７】また、粉体法では、同様に高出力のレーザ
に関する問題が大きく、特に深さ方向の焼結特性が安定
せず、深さ方向の造形精度が悪いとか、強固に結合した
モデルを得難いという問題があった。また槽に粉体を均
一に敷き詰めるのに時間がかかり生産性が悪いという欠
点もある。

【０００８】一方、固体下地硬化法では、余剰の光硬化
性樹脂を吸引する工程で騒音が発生したり、細かな造形
部分の樹脂を吸い込んでしまったり余剰樹脂を細部に残
存させてしまったりするために、精度の高いモデルを得
難いという問題がある。また、ワックスを塗布後に表面
を切削するため、その上に新しい光硬化性樹脂層を塗布
しても上下層の接着性能が悪くなり、最終的な物体が壊
れやすいといった問題や、装置が大掛かりになり消費エ
ネルギーが大きいといった問題がある。

【０００９】更に、装置や部品のデザインを確認する場
合、物体の形状のみならず色を考慮する場合が多いが、
モデルの着色まで可能とする方法は少ない。特開平７−
２０５５５１では、特定波長の露光に対してのみ発色す
る色素を含有するマイクロカプセルを３種類準備し、こ
れらの混合物からなる薄層に３種類の波長のレーザ光を
順次照射し、カラー化されたモデルを造形する方法が述
べられている。しかしながらこの方法も粉体法の範疇に
属するため、既に述べた粉体法の問題点を内包してい
る。

【００１０】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、３次元物体の造形を精度良くかつ高速に行うことが
でき、また物体のカラー着色が可能であり、さらに樹脂
以外のセラミックス、金属を含む物体の造形も可能であ
る積層造形方法及びその装置を提供することを目的とし
ている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の積層造形方法は、３次元物体の任意の断面形
状デ−タに基づく静電潜像を誘電体表面に形成する工程
と、前記静電潜像を帯電性粉体で現像する工程と、前記
帯電性粉体をシート状に形成する工程と、前記シート状
帯電性粉体をステージに転写する工程とを有し、前記各
工程を繰り返しステージ上にシート状帯電性粉体を積層
することにより３次元物体を造形することを特徴として
いる。

【００１２】上記方法によれば、３次元物体の任意の断
面形状デ−タに対応する帯電性粉体をシ−ト形成工程に
より一旦シ−ト状に形成するので、帯電性粉体が１枚の
シートとして結合され、物体の密度が増加して強度が向
上するため、積層時の形状崩れを防止することができ、
精度及び強度に優れた３次元物体を造形することができ
る。また、静電潜像を形成する工程及び帯電性粉体で現
像する工程は、電子写真の方法が適用可能であり、高速
で３次元物体の一断面を形成できる。

【００１３】請求項２の積層造形方法は、請求項１記載
の積層造形方法において、帯電性粉体として熱可塑性樹
脂からなる粉体を用い、前記帯電性粉体をシート状に形
成する工程は加熱により行う、ことを特徴としている。

【００１４】上記方法によれば、帯電性粉体として熱可
塑性樹脂からなる粉体を用い、これを加熱するので、帯
電性粉体の一部が溶融して互いに結合し、物体の密度増
加により強度が向上した１枚のシートに形成される。さ
らに、膜厚が均一になるため、積層方向の精度を向上さ
せることができるとともに、表面荒さが軽減されるの
で、積層及びその後の接合を容易かつ強固にすることが
できる。また、帯電性粉体は熱可塑性樹脂から任意に選
定することができ、従来の光造形法のように特殊な材料
を使用する必要がない。

【００１５】請求項３の積層造形方法は、請求項１記載
の積層造形方法において、帯電性粉体として熱可塑性樹
脂が金属若しくはセラミックス若しくは非熱可塑性樹脂
を包含してなる粉体を用い、前記帯電性粉体をシート状
に形成する工程は加熱により行う、ことを特徴としてい
る。

【００１６】上記方法によれば、帯電性粉体として熱可
塑性樹脂が金属若しくはセラミックス若しくは非熱可塑
性樹脂を包含してなる粉体を用い、これを加熱するの
で、少なくとも帯電性粉体の表面の一部が溶融して互い
に結合し、物体の密度増加により強度が向上した１枚の
シ−トに形成される。従って、帯電性粉体内部に包含さ
れたこれらの材料を主成分とする３次元物体の造形が可
能となる。帯電性粉体は、粉体表面さえ絶縁性であれば
よいので、金属のような非帯電性の材料であっても表面
を帯電性樹脂で覆うことにより、金属を主成分とする３
次元物体の造形が可能となる。

【００１７】請求項４の積層造形方法は、請求項１記載
の積層造形方法において、帯電性粉体として任意の色に
着色された粉体を用いる、ことを特徴としている。

【００１８】上記方法によれば、帯電性粉体として、樹
脂粉体に顔料などによる着色を施した粉体を使用するこ
とにより、３次元物体のカラー化が容易に実現でき、造
形する３次元物体の外観をより良好に再現できる。

【００１９】請求項５の積層造形方法は、請求項１記載
の積層造形方法において、帯電性粉体に帯電制御剤を含
ませて用いることを特徴としている。

【００２０】上記方法によれば、帯電制御剤を導入する
ことにより帯電性粉体の比電荷（帯電量÷質量）を制御
することができる。これは、ある静電潜像に対し現像さ
れる粉体の質量を制御することに他ならないので、現像
後に誘電体上に形成される帯電性粉体の層の厚さを制御
でき、３次元物体の造形精度を維持することができる。

【００２１】請求項６の積層造形方法は、請求項１記載
の積層造形方法において、帯電性粉体をシート状に形成
する工程は、前記帯電性粉体を前記誘電体に隣接する中
間転写体に転写した後、前記中間転写体上で行うことを
特徴としている。

【００２２】上記方法によれば、誘電体上の現像された
帯電性粉体を一旦中間転写体に転写し、請求項１の積層
造形方法においては潜像形成工程、現像工程に続いて誘
電体上で行われるシート状に形成する工程を中間転写体
上で行うことにより、シ−ト状に形成する工程（例えば
加熱）による誘電体の特性劣化を防止することができ、
造形精度を維持することができる。また、誘電体と中間
転写体との接続を一時的に解除すれば、その間は誘電体
と中間転写体が同一速度で移動する必要がなく、誘電体
上で行われる潜像形成工程及び現像工程と、中間転写体
上で行われるシ−ト形成工程及び転写工程とを、それぞ
れ異なる速度で独立して行うことができる。

【００２３】請求項７の積層造形方法は、請求項１記載
の積層造形方法において、帯電性粉体をシート状に形成
する工程は、前記帯電性粉体を前記誘電体に隣接する中
間転写体に転写する工程を複数回繰り返した後、前記中
間転写体上で一度に行う、ことを特徴としている。

【００２４】上記方法によれば、一度に厚い帯電性粉体
層を形成できるためシート状に形成されたシ−ト状帯電
性粉体の膜厚を厚くでき、３次元物体の造形スピードが
高速になる。特に３次元物体の断面形状の変化が少ない
領域に対し適用可能である。またこの方法を、種類の異
なる帯電性粉体若しくは色の異なる帯電性粉体に適用す
ると、各帯電性粉体について現像工程で所望量現像した
後、中間転写工程で中間転写体の同一領域へ転写するこ
とにより、中間転写体の該領域上に複数種類の帯電性粉
体を重ねあわせることが可能となり、該領域上には所望
の混合比を持つ帯電性粉体の混合層が形成される。この
後、シ−ト形成工程において帯電性粉体の混合層をシー
ト状に形成し、このシ−ト状帯電性粉体を順次積層する
と、所望の組成比を持つ複合材料やフルカラーの３次元
物体が造形でき、文字や模様を描くことも可能である。

【００２５】請求項８の積層造形方法は、請求項６又は
請求項７記載の積層造形方法において、帯電性粉体とし
て少なくとも表面が熱可塑性樹脂で覆われた粉体を用
い、帯電性粉体をシート状に形成する工程は、ヒ−トロ
ールの加熱及び加圧により中間転写体上で行うことを特
徴としている。

【００２６】上記方法によれば、帯電性粉体はヒ−トロ
−ルの加熱及び加圧により平滑性の良いシ−ト状に形成
され、積層がより容易かつ強固になるとともに、ヒ−ト
ロ−ルと中間転写体表面との間隔を規定することによ
り、シ−ト状に形成された帯電性粉体の膜厚を正確に規
定することができ、積層方向の造形精度を向上できる。
このとき、加熱及び加圧は中間転写体上で行われるの
で、誘電体の潜像形成に関する特性劣化を防止すること
ができる。

【００２７】請求項９の積層造形装置は、誘電体と、前
記誘電体上に３次元物体の任意の断面形状デ−タに基づ
く静電潜像を形成する潜像形成手段と、帯電性粉体を収
納し前記帯電性粉体を帯電せしめるとともに前記静電潜
像を有する前記誘電体を前記帯電性粉体で現像する現像
手段と、前記帯電性粉体をシート状に形成するシ−ト形
成手段と、３次元物体を載せるための移動可能なステー
ジと、前記シ−ト状帯電性粉体を前記ステージに転写す
る転写手段と、を有することを特徴としている。

【００２８】上記装置によれば、３次元物体の任意の断
面形状デ−タに対応する帯電性粉体をシ−ト状に形成
し、物体の密度増加により強度を向上させた後に積層す
るので、積層時の形状崩れを防止することができ、この
シ−ト状帯電性粉体を順次積層することにより精度及び
強度に優れた３次元物体を造形することができる。ま
た、静電潜像を形成し、これを帯電性粉体で現像する構
成としては、電子写真において使用される構成が適用可
能であり、高速で３次元物体の一断面を形成できるとと
もに低コスト化が図れる。

【００２９】請求項１０の積層造形装置は、誘電体と、
前記誘電体上に３次元物体の任意の断面形状デ−タに基
づく静電潜像を形成する潜像形成手段と、帯電性粉体を
収納し前記帯電性粉体を帯電せしめるとともに前記静電
潜像を有する前記誘電体を前記帯電性粉体で現像する現
像手段と、前記誘電体に隣接する中間転写体と、前記誘
電体表面に移動した帯電性粉体を前記中間転写体に転写
する中間転写手段と、前記中間転写体上の帯電性粉体を
シート状に形成するシ−ト形成手段と、３次元物体を載
せるための移動可能なステージと、前記シート状帯電性
粉体を前記ステージに転写する転写手段と、を有するこ
とを特徴としている。

【００３０】上記装置によれば、中間転写体と中間転写
手段を新たに設けたことにより、誘電体上の帯電性粉体
は一旦中間転写体に転写され、この上でシート形成手段
により加熱または加圧等によりシート状に結合されるの
で、誘電体の特性劣化を防止することができ、造形精度
を維持することができる。また、誘電体と中間転写体と
の接続を一時的に解除すれば、その間は誘電体と中間転
写体が同一速度で移動する必要がなく、誘電体上で行わ
れる潜像形成及び現像と、中間転写体上で行われるシ−
ト形成及びステ−ジへの転写とを、それぞれ異なる速度
で独立して行うことができる。

【００３１】請求項１１の積層造形装置は、請求項９又
は請求項１０記載の積層造形装置において、誘電体は感
光体からなり、潜像形成手段は、前記感光体を一様に帯
電させる初期帯電手段と、３次元物体の任意の断面形状
デ−タに基づいて前記感光体に選択的に光を照射する露
光手段とからなる、ことを特徴としている。

【００３２】上記装置によれば、誘電体として感光体を
用いているため、誘電体上に３次元物体の任意の断面形
状デ−タに基づいて静電潜像を形成するための初期帯電
手段及び露光手段として乾式複写機などにおいて実績の
多い部品が利用可能となり、実用的で装置の低コスト化
が図れる。

【００３３】請求項１２の積層造形装置は、請求項１１
記載の積層造形装置において、露光手段は、レーザービ
ームの走査により光照射を行うことを特徴としている。

【００３４】上記装置によれば、デジタル複写機やレー
ザービームプリンタなどにおいて静電潜像を形成するた
めに用いられ実績の多いレ−ザ−ビ−ムを用いるため、
実用的で装置の低コスト化を図れるとともに高速描画が
可能となる。

【００３５】請求項１３の積層造形装置は、請求項９又
は請求項１０記載の積層造形装置において、現像手段を
複数具備し、任意の前記現像手段を選択可能とする選択
手段を有することを特徴としている。

【００３６】上記装置によれば、各現像手段に異なる帯
電性粉体を収納しておき、任意の現像手段を選択して誘
電体上に形成された静電潜像を現像することにより、材
質の異なる帯電性粉体や色の異なる帯電性粉体による像
形成を瞬時に切り替えたり、または複数種類の帯電性粉
体を任意に混合して３次元物体を造形することが可能と
なる。

【００３７】請求項１４の積層造形装置は、請求項１０
記載の積層造形装置において、誘電体と、潜像形成手段
と、現像手段と、中間転写手段とからなる粉体層形成転
写部を複数具備し、各粉体層形成転写部において形成さ
れた帯電性粉体の像が共通の中間転写体に連続的に転写
されるよう前記各粉体層形成転写部を配置する、ことを
特徴としている。

【００３８】上記装置によれば、各粉体層形成転写部に
おいて形成された帯電性粉体の像が共通の中間転写体に
連続的に転写されるよう前記各粉体層形成転写部を配置
するので、材質の異なる帯電性粉体や色の異なる粉体を
任意に混合して極めて高速に３次元物体を造形すること
ができる。

【００３９】請求項１５の積層造形装置は、請求項１０
記載の積層造形装置において、中間転写体はポリイミド
を素地とし、表面にシリコーン樹脂若しくはフッ素樹脂
をコーティングした、ことを特徴としている。

【００４０】上記装置によれば、中間転写体はポリイミ
ド樹脂を素地としているので、絶縁性及び耐久性に優れ
ており、しかも伸縮しにくく高温に耐えることができ
る。さらに、ポリイミド樹脂の表面に離型剤としてシリ
コーン樹脂又はフッ素樹脂をコーティングしたので、シ
ート状帯電性粉体と癒着せず離型性が良いため、ステー
ジ上の３次元物体にシ−ト状帯電性粉体を容易に転写す
ることができる。

【００４１】請求項１６の積層造形装置は、請求項１０
記載の積層造形装置において、帯電性粉体は少なくとも
表面が熱可塑性樹脂で覆われた粉体であり、シート形成
手段は中間転写体を挟むように配置した一対のヒ−トロ
ールからなり、前記両ヒ−トロ−ル間の間隔を変更する
ロ−ル間隔変更手段を有することを特徴としている。

【００４２】上記装置によれば、中間転写体上の帯電性
粉体はヒ−トロールの加熱及び加圧により平滑性の良い
シート状に形成され、積層がより容易かつ強固になると
ともに、ヒ−トロ−ル間の間隔が変更可能であることか
ら、シート状に形成された帯電性粉体の膜厚を正確に規
定することができ、積層方向の造形精度を向上させるこ
とができる。

【００４３】請求項１７の積層造形装置は、請求項９又
は請求項１０記載の積層造形装置において、ステージ
は、誘電体又は中間転写体の移動に対して、同一方向に
同一速度で移動可能であることを特徴としている。

【００４４】上記装置によれば、シート状帯電性粉体を
ステージ上の３次元物体に転写する際、ステ−ジ自体が
誘電体若しくは中間転写体と同一方向に同一速度で移動
可能なので、転写を行うために十分な期間にわたってス
テ−ジと誘電体若しくは中間転写体を接することがで
き、誘電体や中間転写体を一旦停止する必要が無いの
で、高速に３次元物体を積層することが可能となる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る積層造形方法
の実施の形態の一例について、図面を参照しながら説明
する。図１は、本発明の積層造形方法における各工程を
示す概念説明図である。本発明の積層造形方法は、３次
元物体の任意の断面形状デ−タに基づく静電潜像を誘電
体表面に形成する工程と、前記静電潜像を帯電性粉体で
現像する工程と、前記帯電性粉体をシート状に形成する
工程と、前記シート状帯電性粉体をステージに転写する
工程とを有し、これらの各工程を繰り返しステージ上に
シート状帯電性粉体を積層することにより３次元物体を
造形するものである。

【００４６】すなわち上記各工程は、先ず、紙面表裏方
向にある程度の奥行きを有する誘電体１上に、３次元物
体の任意の断面形状デ−タに対応した２次元静電潜像２
を形成する（図１（ａ））。次に、帯電性粉体３を収納
した現像手段４を準備しこの中で帯電させた帯電性粉体
３を誘電体１上の潜像２に近接させながら潜像全体を現
像し、誘電体１表面に帯電性粉体３が付着した状態にす
る（図１（ｂ））。続いて、帯電性粉体をシート状に形
成する工程として、例えば、帯電性粉体３として熱可塑
性樹脂の粉体を使用した場合、誘電体１表面をヒートロ
ール６で押圧すると、あらかじめ定められた誘電体１と
ヒ−トロール６との間の間隙に帯電性粉体３が圧延さ
れ、粉体がシート状に結合し１枚のシート状帯電性粉体
３′となる（図１（ｃ））。そして、３次元物体を載せ
るためのステージ７を上昇させ、シート状帯電性粉体
３′に圧着し、既に形成されている３次元物体８の下層
部分に積層する（図１（ｄ））。以上の工程を繰り返す
ことにより、最終的に所望の３次元物体を造形する。

【００４７】上記シ−ト状に形成されたシ−ト状帯電性
粉体３′は、１枚のシートとして結合され、物体の密度
増加により強度が向上するので、積層時の形状崩れを防
止することができる。また、ヒ−トロ−ル６と誘電体１
の間隔を予め規定することにより、ヒ−トロ−ル６の加
熱及び加圧により形成されるシ−ト状帯電性粉体３′の
膜厚を正確に規定できるため、積層方向の精度を向上さ
せることができるとともに、表面荒さが軽減されるの
で、積層及びその後の接合を容易かつ強固にすることが
できる。従って、このシ−ト状帯電性粉体３′を積層す
ることにより精度及び強度に優れた３次元物体を造形す
ることができる。

【００４８】熱可塑性樹脂の粉体をシ−ト状に形成する
方法としては、ヒ−トロ−ルにより加熱及び加圧する方
法以外に、ランプヒ−タ−の輻射熱やドライヤ−の温風
による加熱等が考えられる。これらの場合においても、
加熱により熱可塑性樹脂の粉体が溶融して粉体間の間隙
が埋まるため、物体の密度が増加して強度が向上し、積
層時の形状崩れを防止することができる。また、このと
き、帯電性粉体層の誘電体側の面は誘電体の表面に倣う
ため平滑になり、一方の表面側は溶融樹脂の表面張力に
より倣い平滑になるため、積層及びその後の接合を容易
かつ強固にすることができる。

【００４９】上記静電潜像を形成する工程及び帯電性粉
体で現像する工程は、電子写真の方法が適用可能であ
り、高速で３次元物体の一断面を形成できる。また、帯
電性粉体として、セラミックス・金属などを帯電性樹脂
で包含したものを用いると、これらの材料を主成分とす
る３次元物体の造形が可能となる。さらに、帯電性粉体
に着色を施すことにより、３次元物体のカラ−化が可能
となる。

【００５０】次に、本発明に係る積層造形装置の実施の
形態の一例について、図面を参照しながら説明する。図
２は、本発明に係る積層造形装置の構成説明図である。
図２に示す積層造形装置は、誘電体１１と、誘電体１１
上に３次元物体の任意の断面形状デ−タに基づく静電潜
像を形成する潜像形成手段１５と、帯電性粉体を収納し
その帯電性粉体を帯電せしめるとともに静電潜像を有す
る前記誘電体１１を帯電性粉体で現像する現像手段１０
と、帯電性粉体をシート状に形成するシ−ト形成手段１
４と、３次元物体を載せるための移動可能なステージ７
と、シ−ト状帯電性粉体を前記ステージに転写する転写
手段１６と、を備えている。現像手段１０は、帯電性粉
体を収納しその帯電性粉体を帯電せしめる現像器１２
と、この現像器１２に高電圧を印加する現像電源１３と
から構成されている。

【００５１】上記積層造形装置によれば、３次元物体の
断面形状デ−タに基づいて誘電体１１上に形成された帯
電性粉体は、シ−ト形成手段１４として例えば誘電体１
１を挟むよう配置した一対のヒ−トロ−ルを使用した場
合、シ−ト形成手段１４において１枚のシートとして結
合され、物体の密度増加により強度が向上するので、積
層時の形状崩れを防止することができる。また、ヒ−ト
ロ−ル間の間隔を予め規定することにより、ヒ−トロ−
ルの加熱及び加圧により形成されるシ−ト状帯電性粉体
３′の膜厚を正確に規定することができ、積層方向の精
度を向上させることができるとともに、表面荒さが軽減
されるので、積層及びその後の接合を容易かつ強固にす
ることができる。従って、このシ−ト状帯電性粉体３′
を積層することにより、精度及び強度に優れた３次元物
体を造形できる。

【００５２】上記静電潜像を形成し帯電性粉体で現像す
る構成は、電子写真において使用される構成が適用可能
であり、高速で３次元物体の一断面を形成できる。ま
た、帯電性粉体として、セラミックス・金属などを帯電
性樹脂で包含したものを用いると、これらの材料を主成
分とする３次元物体の造形が可能となる。さらに、帯電
性粉体に着色を施すことにより、３次元物体のカラ−化
が可能となる。

【００５３】以下に、各構成の具体例について説明す
る。誘電体１１は、基本的には絶縁体であればよく、例
えば可撓性のあるシート状の絶縁ベルトが使用される。
潜像形成手段１５としては、針電極のアレイ（マルチス
タイラスヘッド）に高電圧を印加し放電により誘電体表
面に静電荷を誘起する手段や、イオン流を変調電極によ
りｏｎ／ｏｆｆしながら吹き付ける手段（イオノグラフ
ィー）、また、誘電体１１として感光体を使用する場合
には３次元物体の断面形状デ−タ基づいて選択的に光を
照射して帯電させる手段などがあり、使用される誘電体
１１に応じて任意に選択することができる。電子写真方
式などで実績のある構成として、誘電体１１として感光
体を用い、潜像形成手段１５として、感光体を一様に帯
電させる初期帯電手段と、３次元物体の断面形状デ−タ
に基づいて選択的に光を照射する露光手段とを有するも
のを用いればより実用的である。現像器１２としては、
帯電性粉体を内部で撹拌しながら摩擦帯電させうる容器
等が適用可能である。現像電源１３としては、数百Ｖ乃
至数ｋＶの高圧直流電源やこれに交番電圧を重畳した電
源などが利用できる。

【００５４】シート形成手段１４としては、帯電性粉体
として熱可塑性樹脂の粉体を用いた場合、帯電性粉体の
集合を圧力や加熱によりシート状に形成できるものであ
ればよいので、上述した一対のヒ−トロールにより加熱
及び加圧する構成以外に、ランプヒ−タ−の輻射熱やド
ライヤ−の温風により加熱する構成が考えられるが、特
に、一対のヒ−トロ−ルを用いた場合は、さらにそのヒ
−トロ−ル間の間隔を変更する手段を設ければ、形成さ
れるシ−ト状帯電性粉体の膜厚を用途に応じて正確に規
定することができ、積層方向の造形精度を向上させるこ
とができ、好適である。ステージ７としては、３次元物
体を載せることが可能で少なくとも紙面上下方向に移動
可能な機構を有するものが利用できる。転写手段１６と
しては、３次元物体の最上層に新たなシートを圧着・転
写するために、熱や静電力を与えることが可能であるも
のが利用できる。

【００５５】続いて、本発明に係わる積層造形装置の実
施の形態の他の例について図３を参照しながら説明す
る。図３が図２と異なる点は、誘電体１１に隣接して同
一方向に同一速度で移動する中間転写体１８と、誘電体
１１表面に移動した帯電性粉体を中間転写体１８に転写
する中間転写手段１９を新たに設けた点である。誘電体
１１上に形成された帯電性粉体の像は、一旦中間転写手
段１９によって中間転写体１８に転写され、この中間転
写体１８上でシート形成手段１４によりシート状に形成
される。中間転写体１８としては、例えばポリイミドフ
ィルムをベ−スとした誘電体ベルトなどが好適である。
中間転写手段１９としては、コロトロンなどの放電装置
が適用可能である。

【００５６】上記積層造形装置によれば、中間転写体１
８と中間転写手段１９を新たに設けたことにより、誘電
体１１上の帯電性粉体は一旦中間転写体１８に転写さ
れ、この上でシート形成手段１４により加熱または加圧
等によりシート状に結合されるので、誘電体１１の潜像
形成に関する特性劣化を防止することができ、造形精度
を維持することができる。また、誘電体１１と中間転写
体１８との接続を一時的に解除すれば、その間は誘電体
１１と中間転写体１８が同一速度で移動する必要がな
く、誘電体１１上で行われる潜像形成及び現像と、中間
転写体上で行われるシ−ト形成及びステ−ジ７への転写
とを、それぞれ異なる速度で独立して行うことができ
る。

【００５７】以下に、本発明に係る積層造形方法及びそ
の装置のより具体的な実施例について、図面を参照しな
がら説明する。 （実施例１）本発明に係る積層造形方法及びその装置の
実施例を図４を用いて説明する。まず、誘電体として、
電子写真方式を利用した複写機やプリンタに用いられて
いるものと同様な感光体ドラム１７を準備する。そして
初期帯電手段としてのコロトロン２１と露光手段として
のレ−ザ−ビ−ム２２からなる潜像形成手段１５によっ
てこの感光体ドラム１７上に静電潜像を形成する。初め
に、感光体ドラム１７を回転させながら、コロトロン２
１により感光体ドラム１７を一様に初期帯電させる。こ
こでは、有機感光体を用い、表面電位約−７００Ｖに帯
電させた。次に３次元物体の断面形状データに応じてレ
ーザービーム２２を変調・走査すると、レ−ザ−ビーム
が照射された部分は感光体ドラム１７に光電荷が発生
し、初期帯電が中和されるので、感光体ドラム１７表面
に３次元物体の断面形状データに応じた静電潜像が形成
される。（図４（ａ））。尚、露光手段としては、レー
ザービームの変調・走査の替わりに１次元の発光ダイオ
ードアレイや１次元の液晶シャッターアレイなど（いわ
ゆるイメージバー）を用いてもよい。

【００５８】次に、帯電性粉体を収納し、これを帯電さ
せる現像器１２を準備する。現像器１２には現像電源１
３が接続され、現像手段１０を構成している。帯電性粉
体としては、熱可塑性のあるプラスチック樹脂（ポリス
チレン、ブタジエン、ポリエステルなどを主成分とす
る）を直径１０μｍ乃至数百μｍに粉砕したものを用い
れば良く、より高速に造形したい場合は１層分の膜厚を
増やすために粒径の大きなものを用いるのが適し、また
膜厚方向の精度を重視する場合は粒径の小さなものを用
いるのが好適である。また、１層分の膜厚を増減させる
ために、帯電性粉体の粒径を変更することなく、潜像形
成時の電位や、帯電性粉体の比電荷、又は、現像電源の
電圧を制御することによりトナ−の積層数を増減させて
もよい。本実施例では平均粒径５０μｍの粉体を用い
た。

【００５９】現像器１２は、上記帯電性粉体と磁性キャ
リヤを混合して収納し内部で撹拌することにより帯電性
粉体３を帯電させた。そしてこの混合物を静電潜像が形
成されている感光体ドラム１７に近接させ、同時に現像
電源１３より現像バイアス電圧として−５００Ｖを現像
器１２に印加すると、帯電した帯電性粉体３が感光体ド
ラム１７表面に移り現像が行われる（図４（ｂ））。本
実施例においては、帯電量・現像バイアス電圧などの現
像パラメータを調整することにより、現像された帯電性
粉体３は感光体ドラム１７上で平均３層積層された。

【００６０】次に、中間転写体としてポリイミドをベー
スとした誘電体ベルト２５を準備し、感光体ドラム１７
に近接して配置し、感光体ドラム１７と同一方向へ同一
速度で回転させながら中間転写手段としての転写帯電器
２６により帯電性粉体３を誘電体ベルト２５上に転写し
た（図４（ｃ））。誘電体ベルト２５の移動方向には、
シ−ト形成手段としての一対のヒ−トロール２４が配置
されており、誘電体ベルト２５上の帯電性粉体をシート
状に形成する（図４（ｃ））。本実施例ではシート形成
手段として中心部にヒータを内蔵したゴムロールを用
い、誘電体ベルト２５表面と紙面上側のヒ−トロールと
の間隔を５０μｍに設定し、平均３層（約１５０μｍ）
に積層されていた帯電性粉体３が膜厚５０μｍのシート
状帯電性粉体３′に形成された。このように、シ−ト形
成手段として一対のヒ−トロ−ルを使用してその間隔を
予め規定することにより、シ−ト状帯電性粉体３′の膜
厚を正確に規定することができる。

【００６１】粉体の状態では内部に多くの空隙があるた
め、粉体層が誘電体ベルト２５とヒ−トロ−ル２４間の
５０μｍの間隙を通過すると、一部が溶融しこの空隙が
樹脂で充填され、１枚のシートとして強固に結合され
る。なお、誘電体ベルト１１表面と上側のヒ−トロール
２４との間隙は、帯電性粉体３の粒径や真球度などに依
存するため適当な値に設定する必要があるが、一般には
帯電性粉体層厚の１／２〜１／３に設定するのが望まし
い。あまり狭く設定すると、シート状帯電性粉体３′の
厚さが潜像の大きさよりもつぶれて大きくなるため、圧
延方向の精度が悪化する。帯電性粉体層厚の１／２〜１
／３に設定すればシートのオーバーサイズ量は帯電性粉
体の粒径程度になるため、本実施例では圧延方向の精度
を５０μｍ程度に抑えることができた。更に高精度化を
求める場合は、このオーバーサイズ量を露光データに反
映させ、小さめに補正しておけばよい。

【００６２】最後に、紙面上下に移動可能なステージ７
を準備し、誘電体ベルト２５上のシート状帯電性粉体
３′にステ−ジ７を圧着することにより、シート状帯電
性粉体３′をステージ上の３次元物体８の下層部分に積
層する（図４（ｄ））。本実施例では誘電体ベルト２５
裏面に転写手段としてのヒータ２７を設け、この熱でシ
ート状帯電性粉体３′を３次元物体８の下層部分に圧着
・積層した。このとき、シート状帯電性粉体３′と３次
元物体８の下層部分は同一樹脂で形成されているので、
多少加熱することにより容易に癒着する。一方、誘電体
ベルト２５は、ポリイミドベルト表面に離型剤としてシ
リコーン樹脂を塗布して、シート状帯電性粉体３′が剥
離しやすい状態にし、シ−ト状帯電性粉体３′の３次元
物体８への転写を容易にしている。

【００６３】以上の工程を３次元物体の最下層から最上
層までの各断面形状デ−タについて繰り返すことによ
り、精度及び強度に優れた所望形状の３次元物体を造形
することが可能となる。尚、感光体ドラムに静電潜像を
形成し、これを帯電性粉体で現像する構成は、電子写真
において使用される構成が適用可能であり、高速で３次
元物体の一断面を形成できるとともに、装置の低コスト
化が図れる。具体的には、積層方向長が１０ｃｍ程度の
３次元物体を数時間で造形可能である。

【００６４】（実施例２）本発明に係る積層造形方法及
びその装置の他の実施例を図５を用いて説明する。実施
例１と異なる点は、図５に示すような熱可塑性樹脂３１
でセラミックス３２を包含したした構造の粉体を、帯電
性粉体３として用いた点である。セラミックスとしては
アルミナ、窒化珪素、窒化ホウ素などが利用可能であ
り、粒径は１０μｍから数百μｍで任意に選択可能であ
る。帯電性粉体３の表面は、実施例１で示した熱可塑性
のあるプラスチック樹脂と同様の材料によりなる熱可塑
性樹脂３１にてコーティングされているため、帯電性に
ついては全く同様である。

【００６５】この帯電性粉体３をシート状に形成する際
に実施例１に示したシ−ト形成手段としての一対のヒ−
トロ−ル２４を用いた場合は、中心のセラミックスは加
熱や圧力により変形せず表面の熱可塑性樹脂３１のみが
溶融・結合するため、ヒ−トロール２４間の間隙は、帯
電性粉体層の１／２乃至３／４と広めに設定するのが良
い。上記一対のヒ−トロ−ル２４によりシ−ト状に形成
されたシ−ト状帯電性粉体を順次積層することにより３
次元物体が造形できるが、この段階では３次元物体はプ
ラスチック樹脂程度の強度にとどまる。そこで、一旦３
次元物体を造形した後高温で焼結すれば（本装置には含
まない）、セラミックス製のタービンなど複雑な形状を
有する強度に優れた物体が製造できる。なお、このと
き、焼結助剤として熱可塑性樹脂でコーティングしたジ
ルコニア粉体を１％程度あらかじめ混合しておくと、最
終焼結温度を下げる効果と破壊靱性値が向上する効果が
発揮される。

【００６６】また、２種類以上の異なるセラミックス３
２をそれぞれ熱可塑性樹脂３１で包含した帯電性粉体３
をあらかじめ秤量して、現像器１２中で混合しておけ
ば、所望の組成比を持つセラミックス混合物が造形でき
る。また、セラミックスの替わりに金属を熱可塑性樹脂
３１で包含した帯電性粉体を用いると、同様に金属を主
成分とする３次元物体が造形できる。この場合も、一旦
３次元物体を造形した後高温で焼結すれば、材料固有の
質感及び電気的特性により近く、強度に優れた物体が造
形できる。

【００６７】（実施例３）本発明に係る積層造形方法及
びその装置の他の実施例を図６を用いて説明する。実施
例１及び２と異なる点は、図６に示すように顔料３３な
どで着色された熱可塑性樹脂粉体を、帯電性粉体３とし
て用いた点である。熱可塑性樹脂粉体を顔料などで着色
することは、カラ−プリンタ等におけるトナ−の着色等
において実績があり、既存技術で容易に行うことができ
る。先行技術で述べた光硬化性樹脂を用いる方法におい
ては、３次元物体の色は硬化後の樹脂の色で決まるた
め、一般には黄色ないし乳白色をしており、これを変え
るのは困難であるのに対して、本実施例によれば所望の
色（例えば赤、青、黄等）に着色された３次元物体を造
形することが可能となる。

【００６８】（実施例４）本発明に係る積層造形方法及
びその装置の他の実施例を図７を用いて説明する。図に
示す積層造形装置は、誘電体としての感光体ドラム１７
と、感光体ドラム１７に静電潜像を形成する潜像形成手
段１５と、帯電性粉体を収納しこれを帯電させる複数の
現像器１２と、現像器１２に高電圧を印加する現像電源
１３と、感光体ドラム１７に隣接する中間転写体１８
と、感光体ドラム１７表面に移動した帯電性粉体を中間
転写体１８に転写する中間転写手段１９と、中間転写体
１８上の帯電性粉体をシート状に形成するシ−ト形成手
段１４と、３次元物体を載せるための移動可能なステー
ジ７と、シート状帯電性粉体をステージ７に転写する転
写手段１６、とを備え、さらに、複数の現像器１２のう
ちいずれか１つを任意に選択可能な選択手段４１とを備
えている。この選択手段４１によって複数の現像器１２
のうちいずれか１つを選択することにより、現像電源１
３は選択された現像器１２と接続され、静電潜像を有す
る感光体ドラム１７を帯電性粉体で現像する現像手段１
０となるので、上記積層造形装置は現像器１２と同数の
４つの現像手段１０を備えた構成となっている。従っ
て、現像電源１３を４つ設けて各現像器１２に対応する
よう接続した場合も同等の構成となる。

【００６９】４つの現像器１２は、それぞれ顔料により
黄色（Ｙ）、マジェンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、白色
（Ｗ）に着色された熱可塑性樹脂の粉体を収納して円周
状に配置されており、選択手段４１は、これらを回転さ
せることにより４つの現像器１２のうち任意の１つを選
択可能とする。尚、本実施例においては、誘電体及び潜
像形成手段としては実施例１と同様、それぞれ感光体ド
ラムとレーザービームの走査を用いた。

【００７０】以下に、上記積層造形装置を用いたフルカ
ラ−の３次元物体の造形方法について説明する。本実施
例においては、断面形状デ−タに基づいて各領域を所望
の色で形成するために、黄色、マジェンダ、シアン、白
色の４色をブレンドすることとし、各領域の再現色に対
して４色の混合比は予め計算され、各色の帯電性粉体に
よって現像される静電潜像を潜像形成手段１５において
形成する際の電位を予めこの混合比に応じて設定するも
のとする。

【００７１】まず、潜像形成手段１５において、３次元
物体の一つの断面形状デ−タに関する色のデータに基づ
き、回転する感光体ドラム１７上に黄色の濃度分布に相
当する潜像を形成し、選択手段４１により黄色（Ｙ）の
現像器１２を選択して黄色の帯電性粉体３で現像する。
次に、感光体ドラム１７上の黄色の帯電性粉体３を中間
転写手段１９により中間転写体１８に転写する。中間転
写体１８上の黄色の帯電性粉体３は、シ−ト形成手段１
４および転写手段１６を通過するが、まだシート状に圧
延したり３次元物体の下層部分に積層しない。

【００７２】次に、感光体ドラム１７上にマジェンタの
濃度分布に相当する潜像を形成し、選択手段４１により
マジェンタ（Ｍ）の現像器１２に切り替えてマジェンタ
の帯電性粉体３で現像する。そして中間転写体１８との
回転のタイミングを計り、先ほどの黄色の帯電性粉体３
の分布と同じ位置になるよう、黄色の帯電性粉体３の上
にマジェンタの帯電性粉体３を重ね合うように転写す
る。以下同様に、シアン及び白色の帯電性粉体を中間転
写体１８上の同一位置に重ねあわせ、４種類の粉体の混
合物からなる帯電性粉体層を形成する。

【００７３】上記混合された帯電性粉体層の表面の様子
を図８に示す。図８（ｂ）の拡大図に示すように、帯電
性粉体層は、黄色粉体５２、マジェンダ粉体５３、シア
ン粉体５４、白色粉体５５の各色の帯電性粉体が混合さ
れて形成されている。実際には、各帯電性粉体は略球体
であるため、上側から見た場合粒と粒の間の下層部分に
は他の粒が配置されるが、ここでは簡略化して示してい
る。

【００７４】上記のように感光体ドラム１７から中間転
写体１８へ帯電性粉体転写が４回行われたあと、シート
形成手段１４により上記帯電性粉体層を１度にシート状
に形成し、所望の色のシート状帯電性粉体を得る。この
とき、シート状帯電性粉体は所望の色に着色されている
とともに、実施例１乃至実施例３と同様、粉体層の状態
では内部に多数存在した空隙が溶融した一部の樹脂で充
填され、１枚のシートとして強固に結合される。そし
て、ステ−ジ７を上側へ移動させ、転写手段１６により
ステージ７上の３次元物体８の下層部分にシ−ト状帯電
性粉体を転写・積層し、上記操作を繰り返しフルカラー
の３次元物体が造形される。

【００７５】尚、上記説明においては、１枚のシ−ト状
帯電性粉体を形成する際に４色を混合してフルカラ−を
再現しているが、例えば図９（ａ）に示すように、物体
の側面について所望の色を再現する場合で、その色を再
現するための各色の混合比が例えばＹ：Ｍ：Ｃ：Ｗ＝
１：１：１：１である場合に、各単色のシ−ト状帯電性
粉体３′をそれぞれ形成して積層し、複数枚のシ−ト状
帯電性粉体３′によって所望の色を再現することとして
もよい。何故なら、各層は数十μｍの薄層であるため、
離れた位置から肉眼で見れば各層を区別できないからで
ある。この場合は、各シ−ト状帯電性粉体の形成につい
て、その都度各色の混合比を算出する必要がなく、造形
工程の煩雑性を低減することができる。

【００７６】また、図９（ｂ）に示すように、同じく物
体の側面について、例えば白色の背景に黄色の円形を描
きたい場合、黄色の円形描画部分の存在するシ−ト状帯
電性粉体３′ａについては、円形描画領域については黄
色の帯電性粉体を用い、それ以外の領域については白色
の帯電性粉体を用いて帯電性粉体層を形成した後シ−ト
状に形成し、黄色の円形描画部分の存在しないシ−ト状
帯電性粉体３′ｂについては、白色単色の帯電性粉体の
みでシ−ト状帯電性粉体を形成すればよい。ただし、図
９（ａ）、（ｂ）いずれについても、最上層、または最
下層のシ−トについては、そのシ−トについて各色を混
合して所望の色を再現する必要がある。

【００７７】尚、本実施例においては、黄色、マジェン
タ、シアン、白の４色の粉体を用いたが、これに黒色を
加えた５色を用いて混合を行うと、更に鮮やかなフルカ
ラーの着色を施すことができる。また別の色の組み合わ
せで行ってもよい。特にフルカラーでなくてもよい場合
は、例えば２種類の着色された帯電性粉体を用いれば良
い。更に３次元物体の表面の色のみに注目する場合は、
断面データのうち周囲の領域のみ着色された帯電性粉体
を用い、内部領域は無着色の帯電性粉体を用いてもよ
い。

【００７８】（実施例５）本発明に係る積層造形方法及
びその装置の他の実施例について説明する。本実施例
は、実施例４と同様の積層造形装置（図６）を用い、複
数の現像器１２にそれぞれ図５に示すような異なるセラ
ミックス３２または金属を熱可塑性樹脂３１で包含した
帯電性粉体を収納し、これらを選択手段４１により適宜
選択して現像する。この構成により、場所によって成分
や組成比の異なる３次元物体が造形可能であり、例えば
一端が金属で他端がセラミックスで中間は組成が徐々に
変わるような棒などが容易に造形できる。

【００７９】（実施例６）本発明に係る積層造形方法及
びその装置の他の実施例を図１０を用いて説明する。図
に示す積層造形装置は、感光体ドラム１７と、潜像形成
手段１５と、現像器１２及び現像電源１３とからなる現
像手段１０と、中間転写手段１９とから構成される粉体
層形成転写部７０を複数備えており、各現像器１２には
例えば黄色、マジェンタ、シアン、白色に着色された各
帯電性粉体が収納されている。そして、各感光体ドラム
１７の中間転写体１８との回転のタイミングを計りなが
ら、黄色、マジェンタ、シアン、白色の順に各色の混合
比に対応する潜像を形成し、各色の帯電性粉体で現像
し、中間転写体１８の同一位置へ中間転写することによ
り、中間転写体１８上に所望の混合比の帯電性粉体層が
形成される。実施例４に対して、現像器１２だけでなく
感光体ドラム１７、潜像形成手段１５、現像電源１３、
中間転写手段１９を含む粉体層形成転写部７０が複数存
在するため、中間転写体１８の１回転の間に４種類の帯
電性粉体を重ねあわせることが可能となり、高速化が可
能である。

【００８０】更に、本装置は、ステージ７が紙面上下方
向だけでなく、中間転写体１８の移動方向と同一方向に
も同一速度で移動可能な機構を有しており、この移動長
に対応してヒ−タ−などの転写手段１６も長く形成す
る。そして、中間転写体１８をステ−ジ７と接しながら
移動させると同時に転写手段１６により加熱することに
より、ステ−ジ７の移動可能範囲内でシ−ト状帯電性粉
体の３次元物体８への転写、積層を完了させ、中間転写
体１８を停止させる必要がなく、一層当たりの造形速度
を数秒以内と非常に高速にできた。

【００８１】

【発明の効果】本発明の積層造形方法及びその装置によ
れば、所望形状の３次元物体を造形する際、各断面形状
デ−タに基づいて形成した帯電性粉体層をシ−ト状に形
成して積層するため、精度及び強度に優れた３次元物体
を高速に造形できる。材質についても、プラスチック樹
脂だけではなく金属やセラミックスを主体とする物体や
これらの複合材料からなる物体の造形が可能となる。ま
た、物体に任意の着色を施すことができるため、フルカ
ラーの３次元物体を造形できる。さらに、本装置の基本
的構成は電子写真方式のプリンタをベースにしているた
め、低コスト化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層造形方法の各工程を示す概念説明
図である。

【図２】本発明の積層造形装置の構成説明図である。

【図３】本発明の積層造形装置の他の構成説明図であ
る。

【図４】本発明の積層造形方法及びその装置の工程及び
構成説明図である。

【図５】本発明の積層造形方法及びその装置において用
いられる帯電性粉体の構造例を示す断面図である。

【図６】本発明の積層造形方法及びその装置において用
いられる帯電性粉体の他の構造例を示す模式図である。

【図７】本発明の積層造形装置の構成説明図である。

【図８】複数色の帯電性粉体が混合された帯電性粉体層
を示す模式図である。

【図９】本発明の積層造形方法により造形される３次元
物体の一側面を示す模式図である。

【図１０】本発明の積層造形装置の構成説明図である。

【図１１】従来の光造形法を示す説明図である。

【図１２】従来の粉末法を示す説明図である。

【図１３】従来の固体下地硬化法を示す説明図である。

【符号の説明】

１…誘電体、 ２…潜像、 ３…帯電性粉体、 ３′…
シ−ト状帯電性粉体、４…現像手段、 ６…ヒートロー
ル、 ７…ステージ、 ８…３次元物体、１０…現像手
段、 １１…誘電体、 １２…現像器、 １３…現像電
源、 １４…シート形成手段、 １５…潜像形成手段、
１６…転写手段、 １７…感光体ドラム、 １８…中
間転写体、 １９…中間転写手段、 ２１…コロトロ
ン、２２…レーザービーム、 ２４…ヒートロール、
２５…誘電体ベルト、 ２６…転写帯電器、 ２７…ヒ
ータ、 ３１…熱可塑性樹脂、 ３２…セラミックス、
３３…顔料、 ４１…選択手段、 ５１…帯電性粉体
層、 ５２…黄色粉体、 ５３…マジェンタ粉体、 ５
４…シアン粉体、 ５５…白色粉体、 ７０…粉体層形
成転写部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川俣 進一 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 福田 雄一 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３次元物体の任意の断面形状デ−タに基づ
   く静電潜像を誘電体表面に形成する工程と、前記静電潜
   像を帯電性粉体で現像する工程と、前記帯電性粉体をシ
   ート状に形成する工程と、前記シート状帯電性粉体をス
   テージに転写する工程とを有し、前記各工程を繰り返し
   ステージ上にシート状帯電性粉体を積層することにより
   ３次元物体を造形する、ことを特徴とする積層造形方
   法。
2. 【請求項２】帯電性粉体として熱可塑性樹脂からなる粉
   体を用い、前記帯電性粉体をシート状に形成する工程は
   加熱により行う、ことを特徴とする請求項１記載の積層
   造形方法。
3. 【請求項３】帯電性粉体として熱可塑性樹脂が金属若し
   くはセラミックス若しくは非熱可塑性樹脂を包含してな
   る粉体を用い、前記帯電性粉体をシート状に形成する工
   程は加熱により行う、ことを特徴とする請求項１記載の
   積層造形方法。
4. 【請求項４】帯電性粉体として任意の色に着色された粉
   体を用いる、ことを特徴とする請求項１記載の積層造形
   方法。
5. 【請求項５】帯電性粉体に帯電制御剤を含ませて用い
   る、ことを特徴とする請求項１記載の積層造形方法。
6. 【請求項６】帯電性粉体をシート状に形成する工程は、
   前記帯電性粉体を前記誘電体に隣接する中間転写体に転
   写した後、前記中間転写体上で行う、ことを特徴とする
   請求項１記載の積層造形方法。
7. 【請求項７】帯電性粉体をシート状に形成する工程は、
   前記帯電性粉体を前記誘電体に隣接する中間転写体に転
   写する工程を複数回繰り返した後、前記中間転写体上で
   一度に行う、ことを特徴とする請求項１記載の積層造形
   方法。
8. 【請求項８】帯電性粉体として少なくとも表面が熱可塑
   性樹脂で覆われた粉体を用い、帯電性粉体をシート状に
   形成する工程は、ヒ−トロールの加熱及び加圧により中
   間転写体上で行う、ことを特徴とする請求項６又は請求
   項７記載の積層造形方法。
9. 【請求項９】誘電体と、前記誘電体上に３次元物体の任
   意の断面形状デ−タに基づく静電潜像を形成する潜像形
   成手段と、帯電性粉体を収納し前記帯電性粉体を帯電せ
   しめるとともに前記静電潜像を有する前記誘電体を前記
   帯電性粉体で現像する現像手段と、前記帯電性粉体をシ
   ート状に形成するシ−ト形成手段と、３次元物体を載せ
   るための移動可能なステージと、前記シ−ト状帯電性粉
   体を前記ステージに転写する転写手段と、を有すること
   を特徴とする積層造形装置。
10. 【請求項１０】誘電体と、前記誘電体上に３次元物体の
    任意の断面形状デ−タに基づく静電潜像を形成する潜像
    形成手段と、帯電性粉体を収納し前記帯電性粉体を帯電
    せしめるとともに前記静電潜像を有する前記誘電体を前
    記帯電性粉体で現像する現像手段と、前記誘電体に隣接
    する中間転写体と、前記誘電体表面に移動した帯電性粉
    体を前記中間転写体に転写する中間転写手段と、前記中
    間転写体上の帯電性粉体をシート状に形成するシ−ト形
    成手段と、３次元物体を載せるための移動可能なステー
    ジと、前記シート状帯電性粉体を前記ステージに転写す
    る転写手段と、を有することを特徴とする積層造形装
    置。
11. 【請求項１１】誘電体は感光体からなり、潜像形成手段
    は、前記感光体を一様に帯電させる初期帯電手段と、３
    次元物体の任意の断面形状デ−タに基づいて前記感光体
    に選択的に光を照射する露光手段とからなる、ことを特
    徴とする請求項９又は請求項１０記載の積層造形装置。
12. 【請求項１２】露光手段は、レーザービームの走査によ
    り光照射を行う、ことを特徴とする請求項１１記載の積
    層造形装置。
13. 【請求項１３】現像手段を複数具備し、任意の前記現像
    手段を選択可能とする選択手段を有する、ことを特徴と
    する請求項９又は請求項１０記載の積層造形装置。
14. 【請求項１４】誘電体と、潜像形成手段と、現像手段
    と、中間転写手段とからなる粉体層形成転写部を複数具
    備し、各粉体層形成転写部において形成された帯電性粉
    体の像が共通の中間転写体に連続的に転写されるよう前
    記各粉体層形成転写部を配置する、ことを特徴とする請
    求項１０記載の積層造形装置。
15. 【請求項１５】中間転写体はポリイミドを素地とし、表
    面にシリコーン樹脂若しくはフッ素樹脂をコーティング
    した、ことを特徴とする請求項１０記載の積層造形装
    置。
16. 【請求項１６】帯電性粉体は少なくとも表面が熱可塑性
    樹脂で覆われた粉体であり、シート形成手段は中間転写
    体を挟むように配置した一対のヒ−トロールからなり、
    前記両ヒ−トロ−ル間の間隔を変更するロ−ル間隔変更
    手段を有する、ことを特徴とする請求項１０記載の積層
    造形装置。
17. 【請求項１７】ステージは、誘電体又は中間転写体の移
    動に対して、同一方向に同一速度で移動可能である、こ
    とを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の積層造形
    装置。