JPH10708A - シート積層造形装置及びシート積層造形物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い強度と精度とを有するシート積層造形物
を得ることができるとともに、造形中に装置障害が生じ
てもシート積層造形物の品質低下を抑えて品質性を維持
することができる。 【解決手段】 テーブル部５にテーブル１３上に載置さ
れたシート積層体１５を加熱するヒータユニット１７を
設け、ヒータプレート部１０の電源をオフした後、ヒー
タユニット１７によりテーブル１３上に載置されたシー
ト積層体１５を所定の温度で所定の時間加熱した後、ヒ
ータユニット１７の電源を停止させるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シート積層造形装
置及びシート積層造形物に係り、特に、シートを積層し
て３次元物体を造形するシート積層造形装置において、
精度や強度等のシート積層造形物の品質を向上させると
ともに、シート積層造形中の装置障害に対してシート積
層造形物の品質を維持する機能を与えるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シートを積層して３次元物体を造
形するシート積層造形装置については、例えば特開平７
−１９５５３３号公報で報告されたものが挙げられる。
以下、この従来のシート積層造形装置を図面を用いて具
体的に説明する。図１１は従来のシート積層造形装置の
構成を示す図である。図１１において、１０１は３次元
物体を作る材料となるシートであり、シート１０１に
は、通常の上質紙が用いられている。１０２はデータ処
理部であり、１０３は制御部である。１０４は造形部で
あり、造形部１０４は、テーブル部１０５と、給紙トレ
イ部１０６と、レーザプリンタ部１０７と、搬送部１０
８と、中間トレイ部１０９と、ヒータプレート部１１０
と、カッティングプロッタ部１１１とから構成されてい
る。

【０００３】テーブル部１０５は、造形中のシート１０
１による積層体を載置するためのテーブル１１３と、テ
ーブル１１３を垂直方向に移動させることのできる図示
しないモータと、テーブル１１３の絶対位置（高さ）を
検出するための図示しない検出装置とから構成される。
給紙トレイ部１０６は、シート１０１を積層して載置す
るトレイ１１４と、このトレイ１１４を上下動可能にす
るための図示しないモータとを有している。１１５はレ
ーザプリンタ部１０７に設けられた定着部である。

【０００４】搬送部１０８は、チェイン１１７と、スプ
ロケット１１８と、シート保持機構１１９と、スプロケ
ット１１８を駆動する図示しないモータとから構成され
ている。チェイン１１７とスプロケット１１８及びシー
ト保持機構１１９は、搬送するシート１０１の幅方向
（搬送方向と垂直方向）の両側に設けられている。シー
ト保持機構１１９は、両側のチェイン１１７上に対抗し
てシート１０１を保持できるように設けられている。中
間トレイ部１０９は、トレイ１２０ａとジョガー１２０
ｂとを有する。

【０００５】ヒータプレート部１１０は、テーブル部１
０５の真上の所定の高さに固定して配置され、下面側に
シート積層体１２２表面全体を押厚するのに十分な大き
さのプレート１２３と、このプレート１２３を所定温度
に加熱可能な図示しないヒータユニットとから構成され
ている。カッティングプロッタ部１１１は、カッタ１２
４と、カッタ１２４が固定されるとともに、データ処理
部１０２により供給されるデータに基づいて水平に移動
するＸーＹプロッタ１２５とから構成されている。カッ
ティングプロッタ部１１１は、ヒータプレート部１１０
の下方で、かつテーブル部１０５の上方の所定の高さに
配置されるとともに、テーブル１１３の上下動やテーブ
ル１１３上への給紙に差しさえのない箇所に配置されて
いる。

【０００６】次に、図１１に示す従来のシート積層造形
装置の造形動作について説明する。図１２，１３は図１
１に示す従来のシート積層造形装置の造形動作フローを
示すフローチャートである。データ処理部１０２は、３
次元ＣＡＤシステムから供給され入力された３次元形状
を高さ方向でスライスした断面の２次元形状情報に変え
て、その２次元形状情報をレーザプリンタ部１０７やカ
ッティングプロッタ部１１１に供給する。かかる３次元
形状情報に基づいて断面の２次元形状情報を得るのは、
ＣＡＤシステムの分野において周知である。２次元形状
情報データは、給紙トレイ部１０６から送り出される各
シート１０１毎に作成／供給される。

【０００７】制御部１０３は、レーザプリンタ部１０７
とカッティングプロッタ部１１１とのシーケンス制御や
テーブル１１３の高さ位置制御等を行なう。給紙トレイ
部１０６は、ヒータプレート部１１０の電源がオンされ
（ステップＳ５０１）、プレート１２３が所定の温度に
なったと判断すると（ステップＳ５０２）、新しいシー
ト１０１をトレイ１１４からレーザプリンタ部１０７へ
送り出す（ステップＳ５０３）。

【０００８】レーザプリンタ部１０７は、データ処理部
１０２より供給された２次元形状情報を基に、２次元断
面形状をトレイ１１４から送り出されたシート１０１に
印刷する（ステップＳ５０４）。この印刷に使用される
トナーは、電子トナーから顔料を除いたものであり、ポ
リエチレン系の熱可塑性樹脂を主成分としている。２次
元断面形状が印刷されたシート１０１は、定着部１１５
で印刷が定着され、中間トレイ部１０９、搬送部１０８
で位置合わせを行なって搬送される（ステップＳ５０
５）。印刷が定着されたシート１０１は、中間トレイ部
１０９、搬送部１０８を経て、印刷面を下側（テーブル
１１３側）にしてテーブル１１３上に載せられる（ステ
ップＳ５０６）。

【０００９】次に、テーブル１１３は、図示されていな
い駆動機構により上方に移動し、所定の温度に加熱され
ているプレート１２３にプレート１２３側にトナーが塗
布されたシート１０１を押し付ける（ステップＳ５０
７）。これにより、シート１０１の印刷面のトナーは、
一旦溶融し、テーブル１１３が再び下方に移動してプレ
ート１２３から離れると、再度凝固して、シート１０１
は、テーブル１１３側に断面形状に沿って接着される。

【００１０】次に、テーブル１１３は、シート１０１に
よるシート積層体１２２の最上面がカッティングプロッ
タ部１１１の高さにくるように移動し（ステップＳ５０
８）、ＸーＹプロッタ１２５に固定されたカッタ１２４
が、データ処理部１０２から供給されるデータに基づい
て、シート積層体１２２の最上面の一枚のシート１０１
を、シート１０１に印刷された２次元断面形状に沿って
切断する（ステップＳ５０９）。なお、カッタ１２４の
刃の長さは、シート積層体１２２の最上面のシート１０
１の１枚のみを切断できるように調整されている。

【００１１】次に、装置各部に異常がないと（ステップ
Ｓ５１０）、以上の動作を、３次元物体の最大高さに到
達するまで繰り返すことにより（ステップＳ５１１）、
シート積層体１２２が完成する。３次元物体が所定の最
大高さに到達し（ステップＳ５１１）、シート積層体１
２２が完成すると、テーブル１１３は、再び上方に移動
してプレート１２３にシート積層体１２２を押し付ける
（ステップＳ５１２）。

【００１２】次に、プレート１２３を所定の温度に加熱
していたヒータプレート部１１０の電源が切られ（ステ
ップＳ５１３）、シート積層体１２２は、テーブル１１
３によりプレート１２３に押し付けられた状態で、シー
ト積層体１２２の温度が室温に下がるまで加圧保持され
る。作業者は、シート積層体１２２の温度が室温になっ
た所でシート積層体１２２をシート積層造形装置の造形
部１０４から取り出す（ステップＳ５１４）。完成した
シート積層体１２２は、図１１，１４（ａ）に示すよう
に、３次元物体の形状を表している有効領域１２７と、
３次元物体の形状ではない不要領域１２８とからなって
いる。

【００１３】図１４（ｂ）は図１４（ａ）のシート積層
体１２２のＡ部分を拡大した構造を示す図である。図１
４（ｂ）において、１２９は前述のトナーであり、１３
０はカッター１２４によりシート１０１が切断された切
断線である。１３１は１２９と同様のトナーであり、ト
ナー１３１は、不要領域１２８が造形中にばらばらに飛
び散り、造形動作を妨害しないように不要領域１２８に
格子状に印刷され、不要領域１２８のシート１０１部分
同志を部分接着している。

【００１４】作業者は、シート積層体１２２を造形部１
０４から取り出した後（ステップＳ５１４）、図１５に
示すように、シート積層体１２２から不要領域１２８を
取り外すことにより（ステップＳ５１５）、有効領域１
２７、即ち３次元物体形状を得る（ステップＳ５１
６）。シート１０１を２次元断面形状に沿って切断した
後（ステップＳ５０９）、造形プロセス中に装置各部に
シート切れ、トナー切れ等の異常が認められた場合（ス
テップＳ５１０）、装置は、直ちにヒータプレート部１
１０の電源を切り（ステップＳ５１５）、その状態で造
形動作を停止する。再度、造形動作を行なうには、作業
者が装置の異常を復旧させてから行なう。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】以上のような構成／動
作フローに従う従来のシート積層造形装置には、下記の
ような問題があった。 （イ）シート積層体１２２の加熱は、造形プロセス中、
常に最上層のみで行なわれ、シート積層体１２２の内部
には、上方程温度が高く、下方程温度が低く、著しい温
度分布が生じる。特に、テーブル１１３近傍のシート積
層体１２２の下層部は、造形プロセス初期にシート１同
志の接着が行なわれるが、接着部が低温で固化した状態
で、上層部の造形動作のために非常に多数の大きな繰返
し荷重が加えられるため、微小な剥離を内部に生じ、著
しく強度が低下する。この強度低下域は、後にシート積
層体１２２から不要領域１２８を取り去る作業時に有効
領域１２７の破壊を引き起こし、不要領域１２８の除去
作業の著しい能率低下を生むとともに、３次元造形物体
の形状精度を劣化させる。

【００１６】（ロ）造形プロセス中に装置各部に異常が
認められた場合、装置はヒータプレート部１１０の電源
を切り、その状態で造形動作を停止してしまう。このた
め、こうした状態になった場合には、シート積層体１２
２の内部に著しい温度分布が生じたまま何の矯正も受け
ずシート積層体１２２の各接着層が冷却／固化し、シー
ト積層体１２２の変形、接着層の剥離が生じる。更に
は、冷却／固化させる際の収縮でシート積層体１２２と
テーブル１１３の位置関係のずれも生じる。前述のよう
に、造形中にもシート積層体１２２内部に温度分布が生
じており、常に上方の温度が高くて、下方の温度が低
い。この状態で、造形中に装置異常ということで単純に
造形動作を停止して放置してしまうと、温度が高い方の
トナーの部分は、固まる時に大きく収縮し、温度が低い
方のトナーの部分は、固まるときに小さく収縮し、シー
ト積層体１２２内部でトナーの収縮の仕方が異なる。こ
のように、シート積層体１２２内部でトナー収縮分布が
生じることにより、シート積層体１２２の変形、接着層
の剥離が生じるとともに、シート積層体１２２とテーブ
ル１１３の位置関係のずれも生じる。こうした途中停止
のシート積層体１２２から継続して造形動作を行なう
と、変形固化した状態で加圧するため、結局剥離をシー
ト積層体１２２内部に生じ、下層部の強度が低下した
上、継続造形動作開始高さで形状のずれを生じて形状精
度が劣化する。

【００１７】（ハ）シート１０１に通常の上質紙が用い
られているため、接合面の強度があってもシート１０１
そのものの強度がなく、特に、２ｍｍ以下の薄肉な３次
元物体の造形においては、シート積層体１２２から不要
領域１２８を取り去る作業時に有効領域１２７の破壊が
起き易い。このため、形状が細かくなると、有効領域１
２７の破壊を起こさないように不要領域１２８を取り去
ると、不要領域１２８を取り去ると、作業時間が著しく
長くなる。また、不要領域１２８を取りだす時、有効領
域１２７を破壊しないように時間をかけて注意深く行な
っても、どうしても有効領域１２７が破壊されて製作で
きない場合もある。

【００１８】そこで、シート積層体から不要領域を取り
去る時に有効領域の破壊を抑える従来技術には、例えば
特開平６−１９０９２９号公報で報告されたシート積層
造形装置が挙げられる。この従来のシート積層造形装置
によれば、シート積層体にプラスチックフィルムを用い
て造形を行なっているため、有効領域の強度を向上させ
ることができるので、不要領域除去時に、有効領域の破
壊を抑えることができるという利点を有する。しかしな
がら、この従来のシート積層造形装置では、有効領域だ
けでなく、同時に不要領域の強度及び剛性も向上してし
まうため、シート積層体から有効領域を取り出すことが
著しく困難になる。

【００１９】そこで、本発明は、高い強度と精度とを有
する造形物を得ることができるとともに、造形中に装置
障害が生じても造形物の品質低下を抑えて品質性を維持
することができるシート積層造形装置及びシート積層造
形物を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、３次
元ＣＡＤシステムから供給され入力された３次元形状を
高さ方向でスライスした断面の２次元形状情報に変換し
て供給するデータ処理手段と、シートを一枚づつ送り出
すシート送り出し手段と、データ処理手段から供給され
た２次元形状情報に基づいて、シート送り手段から送り
出されたシートに２次元断面形状情報を印刷するシート
印刷手段と、印刷されたシートの印刷面を下側に位置合
わせして搬送するシート搬送手段と、搬送された印刷面
が下側のシートを載置するシート載置手段と、印刷され
たシートによるシート積層体を載置した状態でシート載
置手段を上下動させる駆動手段と、シート載置手段と対
抗して配置されるとともに、シート載置手段上に載置さ
れたシート積層体を加熱する第１のシート加熱手段と、
第１のシート加熱手段が設けられ、シート積層体を押え
付けるシート押厚手段と、シート載置手段とシート押厚
手段間に配置され、シート載置手段上に載置されたシー
ト積層体の最上面の一枚のシートをシートに印刷された
２次元断面形状に沿って切断するシート切断手段と、駆
動手段によりシート載置手段を上方に移動させて、所定
温度に加熱された第１のシート加熱手段が設けられたシ
ート押厚手段にシート積層体を所定時間押し付け、駆動
手段によりシート積層体の最上面がシート切断手段の所
定位置にくるようにシート載置手段を下方に移動させた
後、シート切断手段によりシート積層体の最上面の一枚
のシートをシートに印刷された２次元断面形状に沿って
切断し、以上の動作を３次元物体の所定の高さに達する
まで行なう際、３次元物体の所定の高さに達するかを判
断する３次元物体高さ判断手段と、３次元物体の所定の
高さに達したと判断した場合、駆動手段によりシート載
置手段を上方に移動させて、シート載置手段上に載置さ
れたシート積層体を第１のシート加熱手段が設けられた
押厚手段に押し付け、押し付けた状態で第１のシート加
熱手段を停止させる第１のシート加熱手段停止手段とを
有するシート積層造形装置において、シート載置手段に
シート載置手段上に載置されたシート積層体を加熱する
第２のシート加熱手段を設け、第１のシート加熱手段停
止手段により第１のシート加熱手段を停止した後、第２
のシート加熱手段によりシート載置手段上に載置された
シート積層体を所定の温度で所定の時間加熱した後、第
２のシート加熱手段を停止させる第２のシート加熱手段
停止手段を設けることを特徴とするものである。

【００２１】請求項２の発明は、シート切断手段により
シートをシートに印刷された２次元断面形状に沿って切
断した後、装置各部に異常が有るかを判断する装置異常
判断手段を設け、装置各部に異常が有ると判断した場
合、駆動手段により、シート載置手段を上方に移動させ
て、所定の温度に加熱された第１のシート加熱手段が設
けられたシート押厚手段にシート積層体を所定の時間押
し付け、その後、第１のシート加熱手段停止手段によ
り、第１のシート加熱手段を停止させることを特徴とす
るものである。

【００２２】請求項３の発明は、第１、第２のシート加
熱手段により、トナーの溶融点以上の温度でシート積層
体を加熱することを特徴とするものである。

【００２３】請求項４の発明は、シート押厚手段に設け
られた第１、第２のシート加熱手段よりも低温でシート
を加熱する第３のシート加熱手段と、シート載置手段に
設けられた第１、第２のシート加熱手段よりも低温でシ
ートを加熱する第４のシート加熱手段と、装置各部に異
常が有ると判断した場合、シート押厚手段及びシート載
置手段の少なくともどちらか一方に異常がないかを判断
する押厚／載置異常判断手段とを有し、シート押厚手段
及びシート載置手段の少なくともどちらか一方に異常が
ないと判断した場合、駆動手段によりシート載置手段を
上方に移動させて、シート押厚手段にシート積層体を押
し付け、第１、第２のシート加熱手段停止手段により第
１、第２のシート加熱手段を停止させるとともに、第
３、第４のシート加熱手段でシート積層体を加熱保持
し、その状態で装置異常が解消されたかを判断する装置
異常解消判断手段と、装置異常が解消されたと判断した
場合、第３、第４のシート加熱手段を停止させる第３、
第４のシート加熱手段停止手段と、装置異常が解消され
たと判断した場合、第１のシート加熱手段を動作させる
第１のシート加熱手段起動手段とを有し、装置異常が解
消されたと判断した場合、第３、第４のシート加熱手段
を停止させるとともに、第１のシート加熱手段を動作さ
せてシート積層体を加熱し、その状態で３次元物体高さ
判断手段により、３次元物体の所定の高さに達したかを
判断することを特徴とするものである。

【００２４】請求項５の発明は、装置異常が解消されて
いないと判断した場合、第３、第４のシート加熱手段を
動作させる設定時間に達するかを判断する設定時間判断
手段を有し、第３、第４のシート加熱手段を動作させる
設定時間に達したと判断した場合、第３、第４のシート
加熱手段停止手段により、第３、第４のシート加熱手段
を停止させることを特徴とするものである。

【００２５】請求項６の発明は、シートが、木材パルプ
繊維を融着した繊維融着紙からなることを特徴とするも
のである。

【００２６】請求項７の発明は、シートが、表面にアク
リル系樹脂が塗布されてなることを特徴とするものであ
る。

【００２７】請求項８の発明は、シートを積層して３次
元造形されたシート積層造形物において、シート積層造
形物を構成するシートが木材パルプ繊維を融着した繊維
融着紙からなることを特徴とするものである。

【００２８】請求項９の発明は、シートが、表面にアク
リル樹脂が塗布されてなることを特徴とするものであ
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 実施の形態１．図１は本発明に係る実施の形態１のシー
ト積層造形装置の構成を示す図であ図１において、１は
３次元物体を作る材料となるシートであり、シート１に
は、通常の上質紙が用いられている。２はデータ処理部
であり、３は制御部である。４は造形部であり、造形部
４は、テーブル部５と、給紙トレイ部６と、レーザプリ
ンタ部７と、搬送部８と、中間トレイ部９と、ヒータプ
レート部１０と、カッティングプロッタ部１１とから構
成されている。

【００３０】テーブル部５は、造形中のシート１による
積層体を載置するためのテーブル１３と、テーブル１３
を上下垂直方向に移動させることのできる図示しないモ
ータと、テーブル１３の絶対位置（高さ）を検出するた
めの図示しない検出装置と、テーブル１３に設けられた
ヒータプレート部１４と、テーブル１３の上面側に設け
られたシート積層体１５下面全体を押厚するのに十分な
大きさのプレート１６と、このプレート１６を所定温度
に加熱可能なヒータユニット１７とから構成される。給
紙トレイ部６は、シート１を積層して載置するトレイ１
８と、このトレイ１８を上下動可能にするための図示し
ないモータとを有している。１９はレーザプリンタ部７
に設けられた定着部である。

【００３１】搬送部８は、チェイン２１と、スプロケッ
ト２２と、シート保持機構２３と、スプロケット２２を
駆動する図示しないモータとから構成されている。チェ
イン２１とスプロケット２２及びシート保持機構２３
は、搬送するシート１の幅方向（搬送方向と垂直方向）
の両側に設けられている。シート保持機構２３は、両側
のチェイン２１上に対抗してシート１を保持できるよう
に設けられている。中間トレイ部９は、トレイ２４ａと
ジョガー２４ｂとを有する。

【００３２】ヒータプレート部１０は、テーブル部５の
真上の所定の高さに固定して配置され、下面側にシート
積層体１５表面全体を押厚するのに十分な大きさのプレ
ート２６と、このプレート２６を所定温度に加熱可能な
図示しないヒータユニットとから構成されている。カッ
ティングプロッタ部１１は、カッタ２７と、カッタ２７
が固定されるとともに、データ処理部２により供給され
るデータに基づいて水平に移動するＸーＹプロッタ２８
とから構成されている。カッティングプロッタ部１１
は、ヒータプレート部１０の下方で、かつテーブル部５
の上方の所定の高さに配置されるとともに、テーブル１
３の上下動やテーブル１３上への給紙に差しさえのない
箇所に配置されている。

【００３３】次に、図１に示す本実施の形態のシート積
層造形装置の造形動作について説明する。図２、３は図
１に示すシート積層造形装置の造形動作フローを示すフ
ローチャートである。データ処理部２は、３次元ＣＡＤ
システムから供給され入力された３次元形状を高さ方向
でスライスした断面の２次元形状情報に変えて、その２
次元形状情報をレーザプリンタ部７やカッティングプロ
ッタ部１１に供給する。かかる３次元形状情報に基づい
て断面の２次元形状情報を得るのは、ＣＡＤシステムの
分野において周知である。２次元形状情報データは、給
紙トレイ部６から送り出される各シート１毎に作成／供
給される。

【００３４】制御部３は、レーザプリンタ部７とカッテ
ィングプロッタ部１１とのシーケンス制御やテーブル１
３の高さ位置制御等を行なう。給紙トレイ部６は、ヒー
タプレート部１０の電源がオンされ（ステップＳ１）、
プレート２６が所定の温度、例えば１６０℃〜１８０℃
になったと判断すると（ステップＳ２）、新しいシート
１をトレイ１８からレーザプリンタ部７へ送り出す（ス
テップＳ３）。

【００３５】レーザプリンタ部７は、データ処理部２よ
り供給された２次元形状情報を基に、２次元断面形状を
トレイ１８から送り出されたシート１に印刷する（ステ
ップＳ４）。この印刷に使用されるトナーは、電子トナ
ーから顔料を除いたものであり、ポリエチレン系の熱可
塑性樹脂を主成分としている。２次元断面形状が印刷さ
れたシート１は、定着部１９で印刷が定着され、中間ト
レイ部９、搬送部８で位置合わせを行なって搬送される
（ステップＳ５）。印刷が定着されたシート１は、中間
トレイ部９、搬送部８を経て、印刷面を下側（テーブル
１３側）に位置合わせしてテーブル１３上に載せられる
（ステップＳ６）。

【００３６】次に、テーブル１３は、図示されていない
駆動機構により上方に移動し、所定の温度、トナーの融
点以上の温度の例えば１６０℃〜１８０℃で加熱されて
いるプレート２６にプレート２６側にトナーが塗布され
たシート１を所定の時間、例えば１５分程度押し付ける
（ステップＳ７）。これにより、シート１の印刷面のト
ナーは、一旦溶融し、テーブル１３が再び下方に移動し
てプレート２６から離れると、再度凝固して、シート１
は、テーブル１３側に断面形状に沿って接着される。

【００３７】テーブル１３は、シート１によるシート積
層体１５の最上面がカッティングプロッタ部１１の高さ
にくるように下方に移動し（ステップＳ８）、ＸーＹプ
ロッタ２８に固定されたカッタ２７が、データ処理部２
から供給されるデータに基づいて、シート積層体１５の
最上面の一枚のシート１を、シート１に印刷された２次
元断面形状に沿って切断する（ステップＳ９）。なお、
カッタ２７の刃の長さは、シート積層体１５の最上面の
シート１の１枚のみを切断できるように調整されてい
る。

【００３８】次に、装置各部に異常がないと（ステップ
Ｓ１０）、以上の動作を、３次元物体の最大高さに到達
するまで繰り返すことにより（ステップＳ１１）、シー
ト積層体１５が完成する。３次元物体が所定の最大高さ
に到達し（ステップＳ１１）、シート積層体１５が完成
すると、テーブル１３は、再び上方に移動してプレート
２６にシート積層体１５を押し付ける（ステップＳ１
２）。この時、Ａ３版面積で２００ｋｇｆ程度の圧力が
シート積層体１５に加えられる。

【００３９】次に、プレート２６を所定の温度に加熱し
ていたシート積層体１５上部のヒータプレート部１０の
電源が切られる（ステップＳ１３）。その直後、シート
積層体１５下部のヒータプレート部１４の電源オンし
て、プレート１６をトナーの溶融点以上の温度、例えば
１４０℃以上の温度になるように加熱する（ステップＳ
１５）。加熱温度の上限は、シート１が炭化しない温度
を考慮すると、１８０℃以下が好ましい。ヒータプレー
ト部１４は、シート積層体１５下部のプレート１６を１
４０℃以上の温度で１５分程度加熱保持する（ステップ
Ｓ１６）。

【００４０】加熱保持後、シート積層体１５下部のヒー
タプレート部１４の電源も切られ（ステップＳ１７）、
シート積層体１５は、テーブル１３でプレート２６に押
し付けられた状態で、シート積層体１５の温度が室温に
なるまで加圧保持される。作業者は、シート積層体１５
の温度が室温になった所でシート積層体１５をシート積
層造形装置の造形部４から取り出す（ステップＳ１
８）。完成したシート積層体１５は、図１に示すよう
に、３次元物体の形状を表している有効領域２９と、３
次元物体の形状ではない不要領域３０とからなってい
る。

【００４１】作業者は、シート積層体１５を造形部４か
ら取り出した後（ステップＳ１８）、シート積層体１５
から不要領域３０を取り外すことにより（ステップＳ１
９）、有効領域２９、即ち３次元物体形状を得る（ステ
ップＳ２０）。シート１０１を２次元断面形状に沿って
切断した後（ステップＳ９）、造形プロセス中にシート
切れ、トナー切れ、紙詰まり等の装置各部に異常が認め
られた場合（ステップＳ１０）、装置は、直ちにヒータ
プレート部１１０の電源を切り（ステップＳ１４）、そ
の状態で造形動作を停止する。再度、造形動作を行なう
には、作業者が装置の異常を復旧させてから行なう。

【００４２】このように、本実施の形態では、完成した
シート積層体１５をプレート２６に押し付けた状態でシ
ート積層体１５上部のヒータプレート部１０の電源を切
った後、シート積層体１５下部側をヒータユニット１７
を有するヒータプレート部１４によりトナーの溶融点以
上の温度で加熱保持し、その後、シート積層体１５下部
のヒータプレート部１４の電源を切って、シート積層体
１５の温度が室温になった所でシート積層体１５を造形
部４から取り出すように構成したため、積層造形の最終
段階で固化した特にシート積層体１５下部のトナーを加
熱して再溶融し、加圧状態で再度自然放冷して固化させ
ることができる。このため、トナーの再溶融、固化とい
う工程を経ることにより、積層造形中にシート積層体１
５下部のトナー部に生じた変形、剥離を減らして、トナ
ー部を修復することができる。従って、特に、シート積
層体１５下部の接着強度を向上させることができるの
で、シート積層体１５から不要領域３０を取り去る作業
時の有効領域２９の破壊を少なくすることができ、不要
領域３０の除去作業を容易に行なうことができる。ま
た、３次元造形物体の形状精度の劣化を抑えることがで
きる。

【００４３】実施の形態２．本実施の形態のシート積層
造形装置の構成は、実施の形態１と同様であるので、図
１を用いて説明する。以下に、本実施の形態のシート積
層造形装置の造形動作を説明する。図４、５は本実施の
形態２のシート積層造形装置の造形動作フローを示すフ
ローチャートである。データ処理部２は、３次元ＣＡＤ
システムから供給され入力された３次元形状を高さ方向
でスライスした断面の２次元形状情報に変えて、その２
次元形状情報をレーザプリンタ部７やカッティングプロ
ッタ部１１に供給する。かかる３次元形状情報に基づい
て断面の２次元形状情報を得るのは、ＣＡＤシステムの
分野において周知である。２次元形状情報データは、給
紙トレイ部６から送り出される各シート１毎に作成／供
給される。

【００４４】制御部３は、レーザプリンタ部７とカッテ
ィングプロッタ部１１とのシーケンス制御やテーブル１
３の高さ位置制御等を行なう。給紙トレイ部６は、ヒー
タプレート部１０の電源がオンされ（ステップＳ３
１）、プレート２６が所定の温度、例えば１６０℃〜１
８０になったと判断すると（ステップＳ３２）、新しい
シート１をトレイ１８からレーザプリンタ部７へ送り出
す（ステップＳ３３）。

【００４５】レーザプリンタ部７は、データ処理部２よ
り供給された２次元形状情報を基に、２次元断面形状を
トレイ１８から送り出されたシート１に印刷する（ステ
ップＳ３４）。この印刷に使用されるトナーは、電子ト
ナーから顔料を除いたものであり、ポリエチレン系の熱
可塑性樹脂を主成分としている。２次元断面形状が印刷
されたシート１は、定着部１９で印刷が定着され、中間
トレイ部９、搬送部８で位置合わせを行なって搬送され
る（ステップＳ３５）。印刷が定着されたシート１は、
中間トレイ部９、搬送部８を経て、印刷面を下側（テー
ブル１３側）に位置合わせしてテーブル１３上に載せら
れる（ステップＳ３６）。

【００４６】次に、テーブル１３は、図示されていない
駆動機構により上方に移動し、所定の温度、トナーの融
点以上の温度の例えば１６０℃〜１８０℃で加熱されて
いるプレート２６にプレート２６側にトナーが塗布され
たシート１を所定時間、例えば１５分程度押し付ける
（ステップＳ３７）。これにより、シート１の印刷面の
トナーは、一旦溶融し、テーブル１３が再び下方に移動
してプレート２６から離れると、再度凝固して、シート
１は、テーブル１３側に断面形状に沿って接着される。

【００４７】テーブル１３は、シート１によるシート積
層体１５の最上面がカッティングプロッタ部１１の高さ
にくるように下方に移動し（ステップＳ３８）、ＸーＹ
プロッタ２８に固定されたカッタ２７が、データ処理部
２から供給されるデータに基づいて、シート積層体１５
の最上面の一枚のシート１を、シート１に印刷された２
次元断面形状に沿って切断する（ステップＳ３９）。な
お、カッタ２７の刃の長さは、シート積層体１５の最上
面のシート１の１枚のみを切断できるように調整されて
いる。

【００４８】次に、装置各部に異常がないと（ステップ
Ｓ４０）、以上の動作を、３次元物体の最大高さに到達
するまで繰り返すことにより（ステップＳ４１）、シー
ト積層体１５が完成する。３次元物体が所定の最大高さ
に到達し（ステップＳ４１）、シート積層体１５が完成
すると、テーブル１３は、再び上方に移動してプレート
２６にシート積層体１５を押し付ける（ステップＳ４
２）。この時、Ａ３版面積で２００ｋｇｆ程度の圧力が
シート積層体１５に加えられる。

【００４９】次に、プレート２６を所定の温度に加熱し
ていたシート積層体１５上部のヒータプレート部１０の
電源が切られる（ステップＳ４３）。その直後、シート
積層体１５下部のヒータプレート部１４の電源をオンし
て、プレート１６をトナーの溶融点以上の温度、例えば
１４０℃以上の温度になるように加熱する（ステップＳ
４６）。加熱温度の上限は、シートが炭化しない温度を
考慮すると、１８０℃以下が好ましい。ヒータプレート
部１４は、シート積層体１５下部のプレート１６を１４
０℃以上の温度で１５分程度加熱保持する（ステップＳ
４７）。

【００５０】加熱保持後、シート積層体１５下部のヒー
タプレート部１４の電源も切られ（ステップＳ４８）、
シート積層体１５は、テーブル１３でプレート２６に押
し付けられた状態で、シート積層体１５の温度が室温に
なるまで加圧保持される。作業者は、シート積層体１５
の温度が室温になった所でシート積層体１５をシート積
層造形装置の造形部４から取り出す（ステップＳ４
９）。完成したシート積層体１５は、図１に示すよう
に、３次元物体の形状を表している有効領域２９と、３
次元物体の形状ではない不要領域３０とからなってい
る。

【００５１】作業者は、シート積層体１５を造形部４か
ら取り出した後（ステップＳ４９）、シート積層体１５
から不要領域３０を取り外すことにより（ステップＳ５
０）、有効領域２９、即ち３次元物体形状を得る（ステ
ップＳ５１）。シート１０１を２次元断面形状に沿って
切断した後（ステップＳ３９）、造形プロセス中にシー
ト切れ、トナー切れ、紙詰まり等の異常が装置各部に認
められた場合（ステップＳ４０）、テーブル１３は、直
ちに上方に移動して、所定温度、例えば１６０℃〜１８
０℃に加熱されているプレート２６にシート積層体１５
を所定時間、例えば１５分程度押し付ける（ステップＳ
４４）。この状態で、装置は、ヒータプレート部１０の
電源を切り（ステップＳ４５）、造形動作を停止する。
再度、造形動作を行なうには、作業者が装置の異常を復
旧させてから行なう。

【００５２】このように、本実施の形態では、完成した
シート積層体１５をプレート２６に押し付けた状態でシ
ート積層体１５上部のヒータプレート部１０の電源を切
った後、シート積層体１５下部側をヒータユニット１７
を有するヒータプレート部１４によりトナーの溶融点以
上の温度で加熱保持し、その後、シート積層体１５下部
のヒータプレート部１４の電源を切って、シート積層体
１５の温度が室温になった所で造形部４から取り出すよ
うに構成したため、積層造形の最終段階で固化した特に
シート積層体１５下部のトナーを加熱して再溶融し、加
圧状態で再度自然放冷して固化させることができる。こ
のため、トナーの再溶融、固化という工程を経ることに
より、積層造形中にシート積層体１５下部のトナー部に
生じた変形、剥離を減らして、トナー部を修復すること
ができる。従って、特に、シート積層体１５下部の接着
強度を向上させることができるので、シート積層体１５
から不要領域３０を取り去る作業時の有効領域２９の破
壊を少なくすることができ、不要領域３０の除去作業を
容易に行なうことができる。また、３次元造形物体の形
状精度の劣化を抑えることができる。

【００５３】従来は、シート１を２次元断面形状に沿っ
て切断した後、装置各部に異常が有ると、直ちにヒータ
プレート部１０の電源を切り、造形を一旦停止し、装置
を復旧させてから再度造形を行なうように構成してい
た。このため、シート積層体１５内部の温度分布のばら
つきにより、シート積層体１５上部の最表面の平坦性が
悪く、この状態で再度造形を行なうので、変形、剥離を
生じて、３次元造形物体の形状精度の劣化が顕著にな
る。

【００５４】これに対し、本実施の形態は、カッティン
グプロッタ部１１によりシート１をシート１に印刷され
た２次元断面形状に沿って切断した後、テーブル部５に
より、装置各部に異常が有ると判断した場合、テーブル
１３を上方に移動させて、所定の温度に加熱されている
ヒータプレート部１０にシート積層体１５を所定の時間
押し付け、その後、ヒータプレート部１０の電源を停止
するように構成したため、シート積層体１５に対して加
圧、加熱を加えることにより、シート積層体１５上部の
最表面の平坦性を良好にすることができる。このため、
再度造形を行なっても、変形、剥離を生じ難くして、３
次元造形物体の形状精度の劣化を抑えることができる。

【００５５】実施の形態３．図６は本発明に係る実施の
形態３のシート積層造形装置の構成を示す図である。図
６において、図１と同一符号は同一または相当部分を示
し、３１はヒータプレート部１０に設けられたトナーの
溶融点以上、例えば１６０〜１８０℃でシート積層体１
５を加熱するヒータユニットであり、３２はヒータプレ
ート部１０に設けられたヒータユニット１７，３１より
も低温、例えば１００〜１３０℃でシート積層体１５を
加熱するヒータユニットであり、３３はヒータプレート
部１４に設けられたヒータユニット１７，３１よりも低
温でシート積層体１５を加熱するヒータユニットであ
る。３４は制御部３からの信号によりヒータユニット１
６、３３を切り替えるリレーであり、３５は制御部３５
からの信号によりヒータユニット３１，３２を切り替え
るリレーである。ヒータユニット２８、３０はプレート
１８、第２プレート２６を各々トナー２２の融点以下
（８０〜１００℃）の温度に加熱できる。

【００５６】次に、図６に示す本実施の形態のシート積
層造形装置の造形動作について説明する。図７、８は図
６に示すシート積層造形装置の造形動作フローを示すフ
ローチャートである。データ処理部２は、３次元ＣＡＤ
システムから供給され入力された３次元形状を高さ方向
でスライスした断面の２次元形状情報に変えて、その２
次元形状情報をレーザプリンタ部７やカッティングプロ
ッタ部１１に供給する。かかる３次元形状情報に基づい
て断面の２次元形状情報を得るのは、ＣＡＤシステムの
分野において周知である。２次元形状情報データは、給
紙トレイ部６から送り出される各シート１毎に作成／供
給される。

【００５７】制御部３は、レーザプリンタ部７とカッテ
ィングプロッタ部１１とのシーケンス制御やテーブル１
３の高さ位置制御等を行なう。給紙トレイ部６は、ヒー
タプレート部１０の電源がオンされ（ステップＳ６
１）、プレート２６が所定の温度、例えば１６０℃〜１
８０℃になったと判断すると（ステップＳ６２）、新し
いシート１をトレイ１８からレーザプリンタ部７へ送り
出す（ステップＳ６３）。

【００５８】レーザプリンタ部７は、データ処理部２よ
り供給された２次元形状情報を基に、２次元断面形状を
トレイ１８から送り出されたシート１に印刷する（ステ
ップＳ６４）。この印刷に使用されるトナーは、電子ト
ナーから顔料を除いたものであり、ポリエチレン系の熱
可塑性樹脂を主成分としている。２次元断面形状が印刷
されたシート１は、定着部１９で印刷が定着され、中間
トレイ部９、搬送部８で位置合わせを行なって搬送され
る（ステップＳ６５）。印刷が定着されたシート１は、
中間トレイ部９、搬送部８を経て、印刷面を下側（テー
ブル１３側）に位置合わせしてテーブル１３上に載せら
れる（ステップＳ６６）。

【００５９】次に、テーブル１３は、図示されていない
駆動機構により上方に移動し、所定の温度、トナーの融
点以上の温度の例えば１６０℃〜１８０℃で加熱されて
いるプレート２６にプレート２６側にトナーが塗布され
たシート１を所定の時間、例えば１５分程度押し付ける
（ステップＳ６７）。これにより、シート１の印刷面の
トナーは、一旦溶融し、テーブル１３が再び下方に移動
してプレート２６から離れると、再度凝固して、シート
１は、テーブル１３側に断面形状に沿って接着される。

【００６０】テーブル１３は、シート１によるシート積
層体１５の最上面がカッティングプロッタ部１１の高さ
にくるように下方に移動し（ステップＳ６８）、ＸーＹ
プロッタ２８に固定されたカッタ２７が、データ処理部
２から供給されるデータに基づいて、シート積層体１５
の最上面の一枚のシート１を、シート１に印刷された２
次元断面形状に沿って切断する（ステップＳ６９）。な
お、カッタ２７の刃の長さは、シート積層体１５の最上
面のシート１の１枚のみを切断できるように調整されて
いる。

【００６１】次に、装置各部に異常がないと（ステップ
Ｓ７０）、以上の動作を、３次元物体の最大高さに到達
するまで繰り返すことにより（ステップＳ７１）、シー
ト積層体１５が完成する。３次元物体が所定の最大高さ
に到達し（ステップＳ７１）、シート積層体１５が完成
すると、テーブル１３は、再び上方に移動してプレート
２６にシート積層体１５を押し付ける（ステップＳ７
２）。この時、Ａ３版面積で２００ｋｇｆ程度の圧力が
シート積層体１５に加えられる。

【００６２】次に、プレート２６を所定の温度に加熱し
ていたシート積層体１５上部のヒータプレート部１０の
ヒータユニット３１の電源が切られる（ステップＳ７
３）。その直後、シート積層体１５下部のヒータプレー
ト部１４のヒータユニット１７の電源をオンして、プレ
ート１６をトナーの溶融点以上の温度、例えば１４０℃
以上の温度になるように加熱する（ステップＳ７９）。
加熱温度の上限は、シート１が炭化しない温度を考慮す
ると、１８０℃以下が好ましい。ヒータプレート部１４
は、シート積層体１５下部のプレート１６を１４０℃以
上の温度で１５分程度加熱保持する（ステップＳ８
０）。

【００６３】加熱保持後、シート積層体１５下部のヒー
タプレート部１４の電源も切られて、全ヒータユニット
の電源が切られ（ステップＳ８１）、シート積層体１５
は、テーブル１３でプレート２６に押し付けられた状態
で、シート積層体１５の温度が室温になるまで加圧保持
される。作業者は、シート積層体１５の温度が室温にな
った所でシート積層体１５をシート積層造形装置の造形
部４から取り出す（ステップＳ８２）。完成したシート
積層体１５は、図６に示すように、３次元物体の形状を
表している有効領域２９と、３次元物体の形状ではない
不要領域３０とからなっている。

【００６４】作業者は、シート積層体１５を造形部４か
ら取り出した後（ステップＳ８２）、シート積層体１５
から不要領域３０を取り外すことにより（ステップＳ８
３）、有効領域２９、即ち３次元物体形状を得る（ステ
ップＳ８４）。シート１を２次元断面形状に沿って切断
した後（ステップＳ６９）、造形プロセス中にシート切
れ、トナー切れ、紙詰まり等の装置各部に異常が認めら
れた場合（ステップＳ７０）、装置は、プレート１６及
びプレート２６の少なくともどちらか一方に異常がない
かを判断し、異常がないと判断した場合（ステップＳ７
４）、テーブル１３を上方に移動させて、プレート２６
にシート積層体１５を押し付ける（ステップＳ７５）。

【００６５】装置は、プレート２６にシート積層体１５
を押し付けた状態で、ヒータユニット３１の電源をオフ
し、ヒータユニット３２，３３の電源をオンし（ステッ
プＳ７６）、装置異常が解消されるまでシート積層体１
５を１００〜１３０℃程度の低温で加熱保持する（ステ
ップＳ７７）。装置は、装置異常が解消されたと判断し
た場合（ステップＳ７７）、ヒータユニット３２，３３
の電源をオフするとともに、ヒータユニット３１の電源
をオンし（ステップＳ７８）、ヒータユニット３１でシ
ート積層体１５を１４０〜１８０℃程度で加熱し、ステ
ップ７１へ戻る。装置は、プレート１６，２６に異常が
ある場合（ステップＳ７４）、全てのヒータユニットの
電源をオフする（ステップＳ８１）。

【００６６】このように、本実施の形態では、完成した
シート積層体１５をプレート２６に押し付けた状態でシ
ート積層体１５上部のヒータプレート部１０の電源を切
った後、シート積層体１５下部側をヒータユニット１７
を有するヒータプレート部１４によりトナーの溶融点以
上の温度で加熱保持し、その後、シート積層体１５下部
のヒータプレート部１４の電源を切って、シート積層体
１５の温度が室温になった所でシート積層体１５を造形
部４から取り出すように構成したため、積層造形の最終
段階で固化した特にシート積層体１５下部のトナーを加
熱して再溶融し、加圧状態で再度自然放冷して固化させ
ることができる。このため、トナーの再溶融、固化とい
う工程を経ることにより、積層造形中にシート積層体１
５下部のトナー部に生じた変形、剥離を減らして、トナ
ー部を修復することができる。従って、特に、シート積
層体１５下部の接着強度を向上させることができるの
で、シート積層体１５から不要領域３０を取り去る作業
時の有効領域２９の破壊を少なくすることができ、不要
領域３０の除去作業を容易に行なうことができる。ま
た、３次元造形物体の形状精度の劣化を抑えることがで
きる。

【００６７】本実施の形態は、装置異常があっても、プ
レート１６，２６に異常がなければ、プレート２６にシ
ート積層体１５を押し付けた状態で、装置異常が解消さ
れるまでヒータユニット３２，３３でシート積層体１５
を低温加熱保持するように構成したため、実施の形態２
のシート積層体１５を高温加熱保持する場合に比べて、
シート１の熱劣化を抑えることができる。しかも、実施
の形態２と同様、シート積層体１５に対して加圧、加熱
を加えているため、シート積層体１５上部の最表面の平
坦性を良好にすることができる。このため、再度造形を
行なっても、変形、剥離を行なっても、変形、剥離を生
じ難くして、３次元造形物体の形状精度の劣化を抑える
ことができる。

【００６８】実施の形態４．本実施の形態のシート積層
造形装置の構成は、実施の形態１と同様であるので、図
６を用いて説明する。以下に、本実施の形態のシート積
層造形装置の造形動作を説明する。図９，１０は本実施
の形態４のシート積層造形装置の造形動作フローを示す
フローチャートである。データ処理部２は、３次元ＣＡ
Ｄシステムから供給され入力された３次元形状を高さ方
向でスライスした断面の２次元形状情報に変えて、その
２次元形状情報をレーザプリンタ部７やカッティングプ
ロッタ部１１に供給する。かかる３次元形状情報に基づ
いて断面の２次元形状情報を得るのは、ＣＡＤシステム
の分野において周知である。２次元形状情報データは、
給紙トレイ部６から送り出される各シート１毎に作成／
供給される。

【００６９】制御部３は、レーザプリンタ部７とカッテ
ィングプロッタ部１１とのシーケンス制御やテーブル１
３の高さ位置制御等を行なう。給紙トレイ部６は、ヒー
タプレート部１０のヒータユニット３１の電源がオンさ
れ（ステップＳ９１）、プレート２６が所定の温度、例
えば１６０℃〜１８０℃になったと判断すると（ステッ
プＳ９２）、新しいシート１をトレイ１８からレーザプ
リンタ部７へ送り出す（ステップＳ９３）。

【００７０】レーザプリンタ部７は、データ処理部２よ
り供給された２次元形状情報を基に、２次元断面形状を
トレイ１８から送り出されたシート１に印刷する（ステ
ップＳ９４）。この印刷に使用されるトナーは、電子ト
ナーから顔料を除いたものであり、ポリエチレン系の熱
可塑性樹脂を主成分としている。２次元断面形状が印刷
されたシート１は、定着部１９で印刷が定着され、中間
トレイ部９、搬送部８で位置合わせを行なって搬送され
る（ステップＳ９５）。印刷が定着されたシート１は、
中間トレイ部９、搬送部８を経て、印刷面を下側（テー
ブル１３側）に位置合わせしてテーブル１３上に載せら
れる（ステップＳ９６）。

【００７１】次に、テーブル１３は、図示されていない
駆動機構により上方に移動し、所定の温度、トナーの融
点以上の温度の例えば１６０℃〜１８０℃で加熱されて
いるプレート２６にプレート２６側にトナーが塗布され
たシート１を所定の時間、例えば１５分程度押し付ける
（ステップＳ９７）。これにより、シート１の印刷面の
トナーは、一旦溶融し、テーブル１３が再び下方に移動
してプレート２６から離れると、再度凝固して、シート
１は、テーブル１３側に断面形状に沿って接着される。

【００７２】テーブル１３は、シート１によるシート積
層体１５の最上面がカッティングプロッタ部１１の高さ
にくるように下方に移動し（ステップＳ９８）、ＸーＹ
プロッタ２８に固定されたカッタ２７が、データ処理部
２から供給されるデータに基づいて、シート積層体１５
の最上面の一枚のシート１を、シート１に印刷された２
次元断面形状に沿って切断する（ステップＳ９９）。な
お、カッタ２７の刃の長さは、シート積層体１５の最上
面のシート１の１枚のみを切断できるように調整されて
いる。

【００７３】次に、装置各部に異常がないと（ステップ
Ｓ１００）、以上の動作を、３次元物体の最大高さに到
達するまで繰り返すことにより（ステップＳ１０１）、
シート積層体１５が完成する。３次元物体が所定の最大
高さに到達し（ステップＳ１０１）、シート積層体１５
が完成すると、テーブル１３は、再び上方に移動してプ
レート２６にシート積層体１５を押し付ける（ステップ
Ｓ１０２）。この時、Ａ３版面積で２００ｋｇｆ程度の
圧力がシート積層体１５に加えられる。

【００７４】次に、プレート２６を所定の温度に加熱し
ていたシート積層体１５上部のヒータプレート部１０の
ヒータユニット３１の電源が切られる（ステップＳ１０
３）。その直後、シート積層体１５下部のヒータプレー
ト部１４のヒータユニット１７の電源をオンして、プレ
ート１６をトナーの溶融点以上の温度、例えば１４０℃
以上の温度になるように加熱する（ステップＳ１１
０）。加熱温度の上限は、シート１が炭化しない温度を
考慮すると、１８０℃以下が好ましい。ヒータプレート
部１４は、シート積層体１５下部のプレート１６を１４
０℃以上の温度で１５分程度加熱保持する（ステップＳ
１１１）。

【００７５】加熱保持後、シート積層体１５下部のヒー
タプレート部１４の電源も切られて、全ヒータユニット
の電源が切られ（ステップＳ１１２）、シート積層体１
５は、テーブル１３でプレート２６に押し付けられた状
態で、シート積層体１５の温度が室温になるまで加圧保
持される。作業者は、シート積層体１５の温度が室温に
なった所でシート積層体１５をシート積層造形装置の造
形部４から取り出す（ステップＳ１１３）。完成したシ
ート積層体１５は、図６に示すように、３次元物体の形
状を表している有効領域２９と、３次元物体の形状では
ない不要領域３０とからなっている。

【００７６】作業者は、シート積層体１５を造形部４か
ら取り出した後（ステップＳ１１３）、シート積層体１
５から不要領域３０を取り外すことにより（ステップＳ
１１４）、有効領域２９、即ち３次元物体形状を得る
（ステップＳ１１５）。シート１を２次元断面形状に沿
って切断した後（ステップＳ９９）、造形プロセス中に
シート切れ、トナー切れ、紙詰まり等の装置各部に異常
が認められた場合（ステップＳ１００）、装置は、プレ
ート１６，２６に異常がないかを判断し、異常がないと
判断した場合（ステップＳ１０４）、テーブル１３を上
方に移動させて、プレート２６にシート積層体１５を押
し付ける（ステップＳ１０５）。

【００７７】装置は、プレート２６にシート積層体１５
を押し付けた状態で、ヒータユニット３１の電源をオフ
し、ヒータユニット３２，３３の電源をオンし（ステッ
プＳ１０６）、装置異常が解消されるまでシート積層体
１５を１００〜１３０℃程度の低温で加熱保持する（ス
テップＳ１０７）。装置は、装置異常が解消されたと判
断した場合（ステップＳ１０７）、ヒータユニット３
２，３３の電源をオフするとともに、ヒータユニット３
１の電源をオンし（ステップＳ１０８）、ヒータユニッ
ト３１でシート積層体１５を１４０〜１８０℃程度で加
熱し、ステップ７１へ戻る。装置は、シート積層体１５
をヒータユニット３２，３３で加熱している時に、装置
異常が解消されなくても、ヒータユニット３２，３３を
動作させる設定時間に達したと判断した場合（ステップ
Ｓ１０９）、ヒータユニット３２，３３を含めて全ての
ヒータユニットの電源をオフする（ステップＳ１１
２）。

【００７８】このように、本実施の形態では、完成した
シート積層体１５をプレート２６に押し付けた状態でシ
ート積層体１５上部のヒータプレート部１０の電源を切
った後、シート積層体１５下部側をヒータユニット１７
を有するヒータプレート部１４によりトナーの溶融点以
上の温度で加熱保持し、その後、シート積層体１５下部
のヒータプレート部１４の電源を切って、シート積層体
１５の温度が室温になった所でシート積層体１５を造形
部４から取り出すように構成したため、積層造形の最終
段階で固化した特にシート積層体１５下部のトナーを加
熱して再溶融し、加圧状態で再度自然放冷して固化させ
ることができる。このため、トナーの再溶融、固化とい
う工程を経ることにより、積層造形中にシート積層体１
５下部のトナー部に生じた変形、剥離を減らして、トナ
ー部を修復することができる。従って、特に、シート積
層体１５下部の接着強度を向上させることができるの
で、シート積層体１５から不要領域３０を取り去る作業
時の有効領域２９の破壊を少なくすることができ、不要
領域３０の除去作業を容易に行なうことができる。ま
た、３次元造形物体の形状精度の劣化を抑えることがで
きる。

【００７９】本実施の形態は、装置異常があっても、プ
レート１６，２６に異常がなければ、プレート２６にシ
ート積層体１５を押し付けた状態で、ヒータユニット３
２，３３でシート積層体１５を低温加熱保持し、このシ
ート積層体１５を低温加熱保持している時に、装置異常
が解消されなくても、ヒータユニット３２，３３を動作
させる設定時間に達した場合、ヒータユニット３２，３
３を含めてヒータユニットの電源をオフするように構成
したため、シート積層体１５を加熱する時間をタイマー
にて設定することができる。このため、誤ってシート積
層体１５を長時間加熱して、シート１を加熱劣化させる
危険性を防ぐことができる。しかも、実施の形態３と同
様、シート積層体１５に対して加圧、加熱を加えている
ため、シート積層体１５上部の最表面の平坦性を良好に
することができる。このため、再度造形を行なっても、
変形、剥離を行なっても、変形、剥離を生じ難くして、
３次元造形物体の形状精度の劣化を抑えることができ
る。

【００８０】なお、上記実施の形態１〜４では、シート
１の材料に上質紙を用いた構成の場合を説明したが、本
発明はこれのみに限定されるものではなく、シート１の
材料に木材パルプ繊維を融着した繊維融着紙を用いて構
成してもよい。この場合、柔軟性を有し、紙として強い
ので、従来の上質紙の場合よりも、シート積層体１５か
ら不要領域３０を剥離する時に、シート積層体１５の有
効領域２９を壊れ難くすることができる。従って、従来
よりも、不要領域３０の剥離作業を効率的により短時間
で行なうことができる。また、繊維融着紙は、繊維同志
を融着しているため、無塵性を有する。このため、カッ
タ２７に付着する切り粕の量を低減して、切り粕付着に
伴うカッタ２７の回転の悪化を抑制することができる。

【００８１】また、上記実施の形態１〜４においては、
表面にアクリル系樹脂が塗布された繊維融着紙を用いて
もよく、表面にアクリル系樹脂が塗布されていない繊維
融着紙の場合よりも、適当な堅さを持たせながら柔軟性
を持たせることができるので、形状劣化を効率よく抑制
することができる。

【００８２】繊維融着紙、表面にアクリル系樹脂が塗布
された繊維融着紙は、上記実施の形態１〜４のシート積
層造形方法のみに適用されるものではなく、前述したよ
うな従来のシート積層造形方法に適用してもよい。この
場合、従来の単に上質紙を用いる場合よりも、シート１
内部での破壊を生じ難くすることができるので、不要領
域３０を剥離する時に、有効領域２９の破壊を生じ難く
することができる。従って、従来よりも、不要領域３０
の剥離作業を効率的により短時間で行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る実施の形態１のシート積層造形
装置の構成を示す図である。

【図２】 図１に示すシート積層造形装置の造形動作フ
ローを示すフローチャートである。

【図３】 図１に示すシート積層造形装置の造形動作フ
ローを示すフローチャートである。

【図４】 本発明に係る実施の形態２のシート積層造形
装置の造形動作フローを示すフローチャートである。

【図５】 本発明に係る実施の形態２のシート積層造形
装置の造形動作フローを示すフローチャートである。

【図６】 本発明に係る実施の形態３のシート積層造形
装置の構成を示す図である。

【図７】 図６に示すシート積層造形装置の造形動作フ
ローを示すフローチャートである。

【図８】 図６に示すシート積層造形装置の造形動作フ
ローを示すフローチャートである。

【図９】 本発明に係る実施の形態４のシート積層造形
装置の造形動作フローを示すフローチャートである。

【図１０】 本発明に係る実施の形態４のシート積層造
形装置の造形動作フローを示すフローチャートである。

【図１１】 従来のシート積層造形装置の構成を示す図
である。

【図１２】 図１１に示すシート積層造形装置の造形動
作フローを示すフローチャートである。

【図１３】 図１１に示すシート積層造形装置の造形動
作フローを示すフローチャートである。

【図１４】 図１１に示すシート積層体の詳細を示す図
である。

【図１５】 図１１に示すシート積層体から不要領域を
取り外す様子を示す図である。

【符号の説明】

１ シート、２ データ処理部、３ 制御部、４ 造形
部、５ テーブル部、６ 給紙トレイ部、７ レーザプ
リンタ部、８ 搬送部、９ 中間トレイ部、１０，１４
ヒータプレート部、１１ カッティングプロッタ部、
１３ テーブル、１５ シート積層体、１６，２６ プ
レート、１７，３１，３２，３３ ヒータユニット、１
８ トレイ、１９ 定着部、２１ チェイン、２２ ス
プロケット、２３ シート保持機構、２４ａ トレイ、
２４ｂ ジョガー、２７ カッタ、２８ ＸーＹプロッ
タ、２９ 有効領域、３０ 不要領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｌ 9:00

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元ＣＡＤシステムから供給され入力
   された３次元形状を高さ方向でスライスした断面の２次
   元形状情報に変換して供給するデータ処理手段と、シー
   トを一枚づつ送り出すシート送り出し手段と、データ処
   理手段から供給された２次元形状情報に基づいて、シー
   ト送り手段から送り出されたシートに２次元断面形状情
   報を印刷するシート印刷手段と、印刷されたシートの印
   刷面を下側に位置合わせして搬送するシート搬送手段
   と、搬送された印刷面が下側のシートを載置するシート
   載置手段と、印刷されたシートによるシート積層体を載
   置した状態でシート載置手段を上下動させる駆動手段
   と、シート載置手段と対抗して配置されるとともに、シ
   ート載置手段上に載置されたシート積層体を加熱する第
   １のシート加熱手段と、第１のシート加熱手段が設けら
   れ、シート積層体を押え付けるシート押厚手段と、シー
   ト載置手段とシート押厚手段間に配置され、シート載置
   手段上に載置されたシート積層体の最上面の一枚のシー
   トをシートに印刷された２次元断面形状に沿って切断す
   るシート切断手段と、駆動手段によりシート載置手段を
   上方に移動させて、所定温度に加熱された第１のシート
   加熱手段が設けられたシート押厚手段にシート積層体を
   所定時間押し付け、駆動手段によりシート積層体の最上
   面がシート切断手段の所定位置にくるようにシート載置
   手段を下方に移動させた後、シート切断手段によりシー
   ト積層体の最上面の一枚のシートをシートに印刷された
   ２次元断面形状に沿って切断し、以上の動作を３次元物
   体の所定の高さに達するまで行なう際、３次元物体の所
   定の高さに達するかを判断する３次元物体高さ判断手段
   と、３次元物体の所定の高さに達したと判断した場合、
   駆動手段によりシート載置手段を上方に移動させて、シ
   ート載置手段上に載置されたシート積層体を第１のシー
   ト加熱手段が設けられた押厚手段に押し付け、押し付け
   た状態で第１のシート加熱手段を停止させる第１のシー
   ト加熱手段停止手段とを有するシート積層造形装置にお
   いて、 シート載置手段にシート載置手段上に載置されたシート
   積層体を加熱する第２のシート加熱手段を設け、第１の
   シート加熱手段停止手段により第１のシート加熱手段を
   停止した後、第２のシート加熱手段によりシート載置手
   段上に載置されたシート積層体を所定の温度で所定の時
   間加熱した後、第２のシート加熱手段を停止させる第２
   のシート加熱手段停止手段を設けることを特徴とするシ
   ート積層造形装置。
2. 【請求項２】 シート切断手段によりシートをシートに
   印刷された２次元断面形状に沿って切断した後、装置各
   部に異常が有るかを判断する装置異常判断手段を設け、
   装置各部に異常が有ると判断した場合、駆動手段は、シ
   ート載置手段を上方に移動させて、所定の温度に加熱さ
   れた第１のシート加熱手段が設けられたシート押厚手段
   にシート積層体を所定の時間押し付け、その後、第１の
   シート加熱手段停止手段は、第１のシート加熱手段を停
   止させることを特徴とする請求項１に記載のシート積層
   造形装置。
3. 【請求項３】 第１、第２のシート加熱手段は、トナー
   の溶融点以上の温度でシート積層体を加熱することを特
   徴とする請求項１、２の何れかに記載のシート積層造形
   装置。
4. 【請求項４】 シート押厚手段に設けられた第１、第２
   のシート加熱手段よりも低温でシートを加熱する第３の
   シート加熱手段と、シート載置手段に設けられた第１、
   第２のシート加熱手段よりも低温でシートを加熱する第
   ４のシート加熱手段と、装置各部に異常が有ると判断し
   た場合、シート押厚手段及びシート載置手段の少なくと
   もどちらか一方に異常がないかを判断する押厚／載置異
   常判断手段とを有し、シート押厚手段及びシート載置手
   段の少なくともどちらか一方に異常がないと判断した場
   合、駆動手段によりシート載置手段を上方に移動させ
   て、シート押厚手段にシート積層体を押し付け、第１、
   第２のシート加熱手段停止手段により第１、第２のシー
   ト加熱手段を停止させるとともに、第３、第４のシート
   加熱手段でシート積層体を加熱保持し、その状態で装置
   異常が解消されたかを判断する装置異常解消判断手段
   と、装置異常が解消されたと判断した場合、第３、第４
   のシート加熱手段を停止させる第３、第４のシート加熱
   手段停止手段と、装置異常が解消されたと判断した場
   合、第１のシート加熱手段を動作させる第１のシート加
   熱手段起動手段とを有し、装置異常が解消されたと判断
   した場合、第３、第４のシート加熱手段を停止させると
   ともに、第１のシート加熱手段を動作させてシート積層
   体を加熱し、その状態で３次元物体高さ判断手段は、３
   次元物体の所定の高さに達したかを判断することを特徴
   とする請求項１に記載のシート積層造形装置。
5. 【請求項５】 装置異常が解消されていないと判断した
   場合、第３、第４のシート加熱手段を動作させる設定時
   間に達するかを判断する設定時間判断手段を有し、第
   ３、第４のシート加熱手段を動作させる設定時間に達し
   たと判断した場合、第３、第４のシート加熱手段停止手
   段は、第３、第４のシート加熱手段を停止させることを
   特徴とする請求項４に記載のシート積層造形装置。
6. 【請求項６】 シートは、木材パルプ繊維を融着した繊
   維融着紙からなることを特徴とする請求項１〜５の何れ
   かに記載のシート積層造形装置。
7. 【請求項７】 シートは、表面にアクリル系樹脂が塗布
   されてなることを特徴とする請求項６に記載のシート積
   層造形装置。
8. 【請求項８】 シートを積層して３次元造形されたシー
   ト積層造形物において、シート積層造形物を構成するシ
   ートが木材パルプ繊維を融着した繊維融着紙からなるこ
   とを特徴とするシート積層造形物。
9. 【請求項９】 シートは、表面にアクリル樹脂が塗布さ
   れてなることを特徴とする請求項８に記載のシート積層
   造形物。