JP2015150886A - Device and method for laminating molding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、帯電性粉体からなる粉体像を繰り返し積層することにより立体像を形成する積層造形装置及び積層造形方法に関する。 The present invention relates to an additive manufacturing apparatus and additive manufacturing method for forming a three-dimensional image by repeatedly laminating powder images made of a chargeable powder.
近年、樹脂や金属といった材料を少しずつ積層しながら固めて、立体像を形成する積層造形装置、所謂3Dプリンタが脚光を集めている。現在、実用化されている3Dプリンタの方式としては、大きく分類して次の5つの方式がある。 In recent years, a so-called 3D printer, which is a so-called 3D printer, that gathers and solidifies materials such as resin and metal little by little to form a stereoscopic image has attracted attention. Currently, there are the following five types of 3D printer methods that are in practical use.
(1) 熱溶解積層法 プリンタヘッドを移動させつつ、プリンタヘッドから加熱溶融された熱可塑性樹脂(ABS、PC等)を押し出してステージ上に積層し、立体像を形成する方式。材料の樹脂としては糸状又は繊維状のものを用いており、この樹脂を加熱溶解しながら押し出して積層する。 (1) Hot melt laminating method A method in which a thermoplastic resin (ABS, PC, etc.) heated and melted from the printer head is extruded and laminated on the stage while moving the printer head to form a three-dimensional image. As the resin of the material, a thread or fiber is used, and this resin is extruded and laminated while being heated and dissolved.
(2) 光学造形法 液体状の光硬化性樹脂をプールに満たし、光硬化性樹脂の液面より僅かに低い位置にステージを配置して、ステージ上の光硬化性樹脂の層にレーザービームを照射して、この層を部分的に硬化させ、ステージを一層分だけ下降させてから、光硬化性樹脂の次の層にレーザービームを照射して、次の層を部分的に硬化させ、このようなレーザービームの照射とステージの下降とを繰り返して、複数層の硬化部分をステージ上に積層してなる立体像を形成する方式。 (2) Optical modeling method Fill the pool with liquid photocurable resin, place the stage at a position slightly lower than the liquid surface of the photocurable resin, and apply the laser beam to the photocurable resin layer on the stage. Irradiate to partially cure this layer, lower the stage one layer, and then irradiate the next layer of photocurable resin with a laser beam to partially cure the next layer. A method of forming a three-dimensional image formed by laminating a plurality of hardened portions on a stage by repeatedly irradiating the laser beam and lowering the stage.
(3) インクジェット法 ステージを移動させつつ、インクジェットヘッドからステージ上に紫外線硬化性の樹脂を噴出して、紫外線を照射することでステージ上の紫外線硬化性の樹脂を硬化させる。次に、ステージを一段(一層分だけ)下降させてから、先程と同様にインクジェットヘッドから樹脂を噴出して、紫外線を照射しステージ上の樹脂を硬化させる。このような樹脂の噴出硬化とステージの下降とを繰り返して、立体像をステージ上に形成する方式。 (3) Inkjet method While moving the stage, an ultraviolet curable resin is ejected from the inkjet head onto the stage, and the ultraviolet curable resin on the stage is cured by irradiating ultraviolet rays. Next, after lowering the stage by one stage (by one layer), the resin is ejected from the inkjet head in the same manner as before, and the resin on the stage is cured by irradiating ultraviolet rays. A method of forming a three-dimensional image on the stage by repeating such resin curing and lowering the stage.
(4) 粉末造形法
石膏等の粉末からなる均一な厚みの層をステージ上に形成し、インクジェットヘッドからステージへと接着剤を噴出して、その層を部分的に硬化させ、ステージを一層分だけ下降させてから、粉末からなる次の層をステージ上に形成し、インクジェットヘッドからステージへと接着剤を噴出して、次の層を部分的に硬化させ、このような粉末からなる層の形成、接着剤の噴出硬化、及びステージの下降を繰り返して、立体像をステージ上に形成する方式。未硬化部分の粉末は、後で除去される。
(4) Powder modeling method A layer of uniform thickness made of powder such as gypsum is formed on the stage, the adhesive is ejected from the inkjet head to the stage, the layer is partially cured, and the stage is further divided. And then the next layer of powder is formed on the stage, the adhesive is ejected from the inkjet head onto the stage, and the next layer is partially cured to form a layer of such powder. A method in which a three-dimensional image is formed on a stage by repeating formation, ejection curing of the adhesive, and lowering of the stage. The powder in the uncured part is removed later.
(5) 粉末焼結積層造形法
チタン合金やニッケル合金等の金属の粉末からなる均一な厚みの層をステージ上に形成し、レーザービームや電子ビームをステージ上の層に照射して、その層を部分的に焼結させ、ステージを一層分だけ下降させてから、粉末からなる次の層をステージ上に形成し、レーザービームや電子ビームを照射して、次の層を部分的に焼結させ、このような粉末からなる層の形成、レーザービームや電子ビームの照射、及びステージの下降を繰り返して、立体像をステージ上に形成する方式。未焼結の粉末は、後で除去される。
(5) Powder sintering additive manufacturing method A layer of uniform thickness made of powder of metal such as titanium alloy or nickel alloy is formed on the stage, and the layer on the stage is irradiated with a laser beam or electron beam. After the stage is lowered by one layer, the next layer of powder is formed on the stage and irradiated with a laser beam or electron beam to partially sinter the next layer. In this method, a three-dimensional image is formed on the stage by repeating the formation of such a powder layer, irradiation with a laser beam or electron beam, and lowering of the stage. The green powder is removed later.
ところで、(1) 熱溶解積層法、(3) インクジェット法、(4) 粉末造形法では、プリントヘッドやインクジェットヘッドを往復移動させるため、造形速度が遅いという課題がある。また、(2) 光学造形法では、光硬化性樹脂の液面が安定するまでの時間が長く、かつ光硬化性樹脂の硬化に長い時間が費やされるため、造形速度が遅いという課題がある。更に、(4) 粉末造形法では、材料が石膏で接着材で硬化させる方式なので、造形物の強度が弱いという課題がある。また、(5) 粉末焼結積層造形法では、樹脂材料に対応できず、消費エネルギーが大きいという課題がある。更に、いずれの方式においても、一層の厚さが50〜200μmと厚いため、立体像の表面がざらざらした仕上がりになってしまうという共通の課題がある。 By the way, in (1) hot melt laminating method, (3) ink jet method, and (4) powder forming method, there is a problem that the forming speed is slow because the print head and the ink jet head are reciprocated. In addition, (2) the optical modeling method has a problem that the modeling speed is slow because it takes a long time to stabilize the liquid level of the photocurable resin and a long time is required for curing the photocurable resin. Furthermore, in (4) the powder molding method, there is a problem that the strength of the modeled object is weak because the material is gypsum and cured with an adhesive. Further, (5) the powder sintering additive manufacturing method has a problem that it cannot cope with a resin material and consumes a large amount of energy. Furthermore, in any system, since the thickness of one layer is as thick as 50 to 200 μm, there is a common problem that the surface of the three-dimensional image becomes rough.
一方、引用文献1、2には、周知の電子写真の技術を応用した積層造形装置が開示されている。この引用文献1、2に開示されている積層造形装置では、静電潜像を誘電体表面に形成する工程と、誘電体表面の静電潜像を帯電性粉体で現像して、誘電体表面に粉体像を形成する工程と、粉体像を誘電体表面から中間転写体に転写する工程と、粉体像を加熱して溶融又は軟化させる工程と、粉体像を中間転写体からステージへと転写する工程とを有し、これらの工程を繰り返すことで、複数の粉体像を積層してなる立体像をステージ上に形成している。
On the other hand, cited
このような電子写真の技術を応用した方法では、消費エネルギーが比較的小さく、立体像を高速で形成することができる。また、直径10μm程度の微粒子の集合からなる帯電性粉体を使用することから一層の厚さが10μm程度と薄く、強度が高くて表面の仕上がりが良好な立体像を形成することができる。 A method using such electrophotographic technology consumes relatively little energy and can form a stereoscopic image at high speed. Further, since a chargeable powder composed of a collection of fine particles having a diameter of about 10 μm is used, a three-dimensional image having a thin layer of about 10 μm, high strength, and good surface finish can be formed.
ところで、ステージの表面及びステージに以前に転写された最上層の粉体像の表面には、微小な凹凸が存在する。このため、誘電体ベルト表面の粉体像がステージ又はその最上層の粉体像に重ね合わせられたときに、誘電体ベルト表面の粉体像とステージ又はその最上層の粉体像との間の接触状態にムラが生じる。 Incidentally, minute irregularities exist on the surface of the stage and the surface of the uppermost powder image previously transferred to the stage. For this reason, when the powder image on the surface of the dielectric belt is superimposed on the powder image on the stage or its uppermost layer, the powder image on the surface of the dielectric belt and the powder image on the stage or its uppermost layer are Unevenness occurs in the contact state.
また、引用文献1には、粉体像が転写される中間転写体として、ポリイミドフィルムの表面にシリコーン樹脂を離型剤として塗布した誘電体ベルトが挙げられている。しかしながら、ポリイミドは、その弾性率が高くて、弾性変形し難い。このため、誘電体ベルト表面の粉体像がステージ又はステージに以前に転写された最上層の粉体像に重ね合わせられたときに、誘電体ベルトがステージの表面又はその最上層の粉体像の表面の微小な凹凸の段差を吸収するようには弾性変形せず、よって誘電体ベルト表面の粉体像とステージ又はその最上層の粉体像との接触状態のムラが解消されることはなく、これが原因となって、誘電体ベルトからステージへの粉体像の転写効率Qが低下した。
Further, in
また、引用文献2には、中間転写体として、変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビリニデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックからなるフィルムの表面に、フッ素コーティングを施した2層構造のシームレスベルトが挙げられている。 Further, in Cited Document 2, a fluorine coating is applied to the surface of a film made of engineering plastics such as modified polyimide, thermosetting polyimide, ethylene tetrafluoroethylene copolymer, poly (vinylidene fluoride), and nylon alloy as an intermediate transfer member. A two-layered seamless belt is mentioned.
しかしながら、そのようなシームレスベルトも、引用文献1の誘電体ベルトと同様に、弾性変形し難く、このためにシームレスベルト表面の粉体像とステージ又はステージに以前に転写された最上層の粉体像との間の接触状態にムラが生じ、シームレスベルトからステージへの粉体像の転写効率Qが低下した。
However, such a seamless belt is hardly elastically deformed like the dielectric belt of
更に、引用文献2には、中間転写体として、シリコンゴム或いはウレタンゴム等からなる単層構造のゴムベルトが挙げられている。このようなゴムベルトは、弾性率が低くて、弾性変形し易い。このため、ゴムベルト表面の粉体像がステージ又はステージに以前に転写された最上層の粉体像に重ね合わせられたときには、ゴムベルトがそれらの微小な凹凸の段差を吸収するように弾性変形して、ゴムベルト表面の粉体像とステージ又はその最上層の粉体像との間の接触状態が均一化される。 Further, cited document 2 includes a rubber belt having a single layer structure made of silicon rubber, urethane rubber or the like as an intermediate transfer member. Such a rubber belt has a low elastic modulus and is easily elastically deformed. For this reason, when the powder image on the surface of the rubber belt is superimposed on the stage or the uppermost powder image previously transferred to the stage, the rubber belt is elastically deformed so as to absorb these minute uneven steps. The contact state between the powder image on the rubber belt surface and the powder image on the stage or its uppermost layer is made uniform.
しかしながら、このように接触状態が均一化されても、ゴムベルトからステージへの粉体像の転写のときには加熱溶融した粉体像に対するゴムベルトの離型性が悪く、これが原因となって、ゴムベルトからステージへの粉体像の転写効率Qが低下した。 However, even when the contact state is made uniform in this way, when transferring the powder image from the rubber belt to the stage, the release property of the rubber belt with respect to the heated and melted powder image is poor, and this causes the rubber belt to the stage. The transfer efficiency Q of the powder image to the toner decreased.
また、ゴムベルトの伸縮量が大きく、ゴムベルトの移動方向に該ゴムベルトが伸縮したり、ゴムベルトが蛇行したりすることがあり、このようなゴムベルトの移動方向の伸縮や蛇行に伴い、ゴムベルト表面の粉体像とステージとの位置合わせ精度が低下し、ステージ上に形成される立体像の精度が低下した。 In addition, the amount of expansion / contraction of the rubber belt is large, the rubber belt may expand / contract in the moving direction of the rubber belt, or the rubber belt may meander, and the powder on the surface of the rubber belt may be accompanied by expansion / contraction of the moving direction of the rubber belt. The alignment accuracy between the image and the stage was lowered, and the accuracy of the stereoscopic image formed on the stage was lowered.
更に、弾性率が高いポリイミドフィルム等の場合は、ベルトを張架するローラ端部にカラーを設けて、ベルトの端部をカラーに当接させたり、ベルトの裏面側端部にビードを設け、ベルトのビードをガイドしたりすることにより、ベルトの蛇行を抑制することが可能であるが、ゴムベルトの場合は、その弾性率が低いため、カラーやビードによるベルトの蛇行の抑制を効果的に行うことができず、これもゴムベルト表面の粉体像とステージとの位置合わせ精度の低下の原因となった。 Furthermore, in the case of a polyimide film or the like having a high elastic modulus, a collar is provided at the end of the roller that stretches the belt, the end of the belt is brought into contact with the collar, or a bead is provided at the end on the back side of the belt. It is possible to suppress the meandering of the belt by guiding the bead of the belt, but in the case of a rubber belt, since the elastic modulus is low, the meandering of the belt due to the collar and bead is effectively suppressed. This could not be performed, and this also caused a decrease in alignment accuracy between the powder image on the rubber belt surface and the stage.
また、従来の積層造形装置では、カラーの立体像及びモノクロの立体像を選択的に形成することができず、この点での利便性の向上が望まれていた。 Further, in the conventional additive manufacturing apparatus, a color stereoscopic image and a monochrome stereoscopic image cannot be selectively formed, and improvement in convenience in this respect has been desired.
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、粉体像の転写効率が高く、立体像を高精度にかつ高速に形成することが可能な積層造形装置及び積層造形方法を提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and provides an additive manufacturing apparatus and additive manufacturing method capable of forming a three-dimensional image with high accuracy and high speed with high transfer efficiency of a powder image. The purpose is that.
上記課題を解決するために、本発明の積層造形装置は、像担持体と、前記像担持体に帯電性粉体を静電吸着させてなる粉体像を形成する像形成部と、前記像担持体上の粉体像が転写されるステージとを備え、前記像担持体上の粉体像の形成及び前記像担持体から前記ステージへの前記粉体像の転写を繰り返して、複数の粉体像を前記ステージ上に積層して立体像を形成する積層造形装置であって、前記像担持体は、該像担持体における前記粉体像の形成領域に設けられた弾性層を含む複層構造を有している。 In order to solve the above problems, an additive manufacturing apparatus according to the present invention includes an image carrier, an image forming unit that forms a powder image obtained by electrostatically adsorbing a chargeable powder on the image carrier, and the image. A stage on which the powder image on the carrier is transferred, and a plurality of powders are formed by repeating the formation of the powder image on the image carrier and the transfer of the powder image from the image carrier to the stage. A layered manufacturing apparatus that forms a three-dimensional image by stacking body images on the stage, wherein the image carrier includes an elastic layer provided in the powder image formation region of the image carrier. It has a structure.
このような本発明の積層造形装置では、像担持体は、該像担持体における粉体像の形成領域に設けられた弾性層を含む複層構造を有している。この像担持体の弾性層が弾性変形することから、像担持体上の粉体像をステージ又はステージに以前に転写された最上層の粉体像に重ね合わせたときには、弾性層がステージの表面又はその最上層の粉体像の表面の微小な凹凸の段差を吸収するように柔軟に変形して、像担持体上の粉体像とステージ又はその最上層の粉体像とが均一に接触し、像担持体からステージへの粉体像の転写効率が向上する。 In such an additive manufacturing apparatus of the present invention, the image carrier has a multilayer structure including an elastic layer provided in a powder image formation region of the image carrier. Since the elastic layer of the image carrier is elastically deformed, when the powder image on the image carrier is superposed on the stage or the uppermost powder image previously transferred to the stage, the elastic layer becomes the surface of the stage. Alternatively, the powder image on the image carrier and the stage or its uppermost powder image are uniformly contacted by flexibly deforming so as to absorb the minute uneven steps on the surface of the powder image on the uppermost layer. In addition, the transfer efficiency of the powder image from the image carrier to the stage is improved.
また、像担持体の複層構造により、弾性層が広がる方向の該弾性層の伸縮を抑制することが可能であり、弾性層の伸縮が原因となって、像担持体上の粉体像とステージとの位置合わせ精度が低下することはなく、立体像をステージ上に高精度で形成することができる。 In addition, due to the multilayer structure of the image carrier, it is possible to suppress expansion and contraction of the elastic layer in the direction in which the elastic layer spreads. The alignment accuracy with the stage is not lowered, and a stereoscopic image can be formed on the stage with high accuracy.
更に、像担持体の複層構造により該像担持体の弾性率を高くすることが可能である。従って、像担持体としてベルト状のものを適用した場合は、ベルトを張架するローラ端部にカラーを設けて、ベルトの端部をカラーに当接させたり、ベルトの裏面側端部にビードを設けて、ベルトのビードをガイドしたりすることにより、ベルトの蛇行を抑制することが可能である。このため、ベルトの蛇行が原因となって、像担持体上の粉体像とステージとの位置合わせの精度やステージ上に形成される立体像の精度が低下することはない。 Furthermore, the elastic modulus of the image carrier can be increased by the multilayer structure of the image carrier. Therefore, when a belt-shaped image carrier is used, a collar is provided at the end of the roller that stretches the belt, and the end of the belt is brought into contact with the collar, or a bead is attached to the back end of the belt. It is possible to suppress meandering of the belt by providing the belt and guiding the bead of the belt. For this reason, due to the meandering of the belt, the accuracy of alignment between the powder image on the image carrier and the stage and the accuracy of the three-dimensional image formed on the stage do not decrease.
また、本発明の積層造形装置においては、前記複層構造は、前記弾性層と前記弾性層が広がる方向の該弾性層の伸縮を抑制する基層とを含んでいる。あるいは、前記基層は、前記弾性層よりも弾性変形し難い材料からなる。 In the additive manufacturing apparatus of the present invention, the multilayer structure includes the elastic layer and a base layer that suppresses expansion and contraction of the elastic layer in a direction in which the elastic layer spreads. Alternatively, the base layer is made of a material that is less elastically deformed than the elastic layer.
このような基層は、像担持体の弾性層が広がる方向の該弾性層の伸縮を確実に抑制することができる。 Such a base layer can surely suppress expansion and contraction of the elastic layer in the direction in which the elastic layer of the image carrier spreads.
更に、本発明の積層造形装置においては、前記複層構造は、前記粉体像に接触する離型層を含み、前記弾性層を前記基層と前記離型層との間に挟み込んでいる。 Furthermore, in the additive manufacturing apparatus of the present invention, the multilayer structure includes a release layer that contacts the powder image, and the elastic layer is sandwiched between the base layer and the release layer.
このような離型層を像担持体に設けることにより、粉体像を離型層から剥がすことが容易になり、像担持体からステージへの粉体像の転写効率が向上する。 By providing such a release layer on the image carrier, it becomes easy to peel the powder image from the release layer, and the transfer efficiency of the powder image from the image carrier to the stage is improved.
また、本発明の積層造形装置においては、前記離型層は、フッ素樹脂の層である。 In the additive manufacturing apparatus of the present invention, the release layer is a fluororesin layer.
このフッ素樹脂の離型層は、離型性が高い。また、離型層の厚さを薄くすることができ、離型層が弾性層と共に容易に弾性変形するので、弾性層の変形による効果、すなわち弾性層がステージの表面又はステージに以前に転写された最上層の粉体像の表面の微小な凹凸の段差を吸収するように柔軟に変形して、像担持体上の粉体像とステージ又はその最上層の粉体像とが均一に接触し、像担持体からステージへの粉体像の転写効率が向上するという効果が損なわれることはない。 This release layer of fluororesin has a high release property. In addition, since the thickness of the release layer can be reduced and the release layer easily elastically deforms together with the elastic layer, the effect of deformation of the elastic layer, i.e., the elastic layer is previously transferred to the surface of the stage or the stage. The powder image on the surface of the image carrier and the powder image on the uppermost layer are in uniform contact with each other by flexibly deforming so as to absorb minute uneven steps on the surface of the uppermost powder image. The effect of improving the transfer efficiency of the powder image from the image carrier to the stage is not impaired.
更に、本発明の積層造形装置においては、前記像担持体上の粉体像が前記ステージ又は該ステージに以前に転写された最上層の粉体像に圧接されて、前記像担持体から前記ステージへと該像担持体上の粉体像が転写される。 Furthermore, in the additive manufacturing apparatus of the present invention, the powder image on the image carrier is pressed against the stage or the uppermost powder image previously transferred to the stage, and the stage is moved from the image carrier to the stage. The powder image on the image carrier is transferred to the head.
このように像担持体上の粉体像がステージ又はステージに以前に転写された最上層の粉体像に圧接される場合は、その圧接圧力により、弾性層がステージの表面又はステージに以前に転写された最上層の粉体像の表面の微小な凹凸の段差を吸収するように柔軟に変形して、像担持体上の粉体像とステージ又はその最上層の粉体像とが均一に接触し、像担持体からステージへの粉体像の転写効率が向上する。 In this way, when the powder image on the image carrier is pressed against the powder image of the uppermost layer previously transferred to the stage or stage, the elastic layer has previously been brought into contact with the surface of the stage or the stage by the pressure contact pressure. The transferred powder image is flexibly deformed so as to absorb the minute uneven steps on the surface of the powder image, and the powder image on the image carrier and the powder image on the stage or the uppermost layer are made uniform. The contact efficiency increases the transfer efficiency of the powder image from the image carrier to the stage.
次に、本発明の積層造形装置は、像担持体と、前記像担持体に帯電性粉体を静電吸着させてなる粉体像を形成する像形成部と、前記像担持体上の粉体像を加熱する加熱部と、前記像担持体上の粉体像が転写されるステージとを備え、前記像担持体上の粉体像の形成、前記加熱部による前記像担持体上の粉体像の加熱、及び前記像担持体から前記ステージへの前記粉体像の転写を繰り返して、複数の粉体像を前記ステージ上に積層して立体像を形成する積層造形装置であって、前記像担持体上の加熱された粉体像が前記ステージ又は該ステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着した状態で前記像担持体上の粉体像を冷却する冷却部を備えている。 Next, the additive manufacturing apparatus of the present invention includes an image carrier, an image forming unit that forms a powder image obtained by electrostatically adsorbing a chargeable powder to the image carrier, and a powder on the image carrier. A heating unit that heats a body image; and a stage to which a powder image on the image carrier is transferred; formation of a powder image on the image carrier; powder on the image carrier by the heating unit; It is an additive manufacturing apparatus that repeats heating of a body image and transfer of the powder image from the image carrier to the stage, and stacks a plurality of powder images on the stage to form a three-dimensional image, Cooling for cooling the powder image on the image carrier while the heated powder image on the image carrier is in contact with or in close contact with the stage or the uppermost powder image previously transferred to the stage. Department.
このような構成の積層造形装置によれば、像担持体上の粉体像は、加熱されて溶融又は軟化してから、ステージ又はステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着した状態になる。そして、この状態で、冷却部により像担持体上の粉体像が直ちに冷却されて固化するので、像担持体上の粉体像がステージ又はその最上層の粉体像に速やかに接着される。これにより、像担持体からステージへの粉体像の転写効率が向上する。 According to the layered manufacturing apparatus having such a configuration, the powder image on the image carrier is heated to be melted or softened, and then contacted with the stage or the uppermost layer powder image previously transferred to the stage. It will be in close contact. In this state, since the powder image on the image carrier is immediately cooled and solidified by the cooling unit, the powder image on the image carrier is quickly bonded to the powder image on the stage or its uppermost layer. . This improves the transfer efficiency of the powder image from the image carrier to the stage.
また、本発明の積層造形装置においては、前記ステージは、前記冷却部を内蔵している。 In the additive manufacturing apparatus of the present invention, the stage incorporates the cooling unit.
この場合は、ステージと冷却部とが兼用され、積層造形装置の小型化及び低価格化を図ることができる。 In this case, the stage and the cooling unit are used in common, and the additive manufacturing apparatus can be reduced in size and price.
更に、本発明の積層造形装置においては、前記ステージは、良熱伝導体からなる。 Furthermore, in the additive manufacturing apparatus of the present invention, the stage is made of a good heat conductor.
この場合は、加熱されて溶融又は軟化した像担持体上の粉体像がステージ又はステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着した状態になると、像担持体上の粉体像の熱が良熱伝導体のステージへと速やかに伝導して放熱され、像担持体上の粉体像が速やかに固化する。良熱伝導体としては、金属等がある。 In this case, if the powder image on the image carrier that has been heated and melted or softened comes into contact with or is in close contact with the powder image on the uppermost layer previously transferred to the stage, the powder on the image carrier The heat of the body image is quickly conducted to the stage of the good heat conductor and dissipated, and the powder image on the image carrier is quickly solidified. Examples of good heat conductors include metals.
また、本発明の積層造形装置においては、前記冷却部は、前記ステージの熱を該ステージの外側へと伝導する熱伝導体を有している。 Moreover, in the additive manufacturing apparatus of this invention, the said cooling part has a heat conductor which conducts the heat of the said stage to the outer side of this stage.
この場合は、加熱されて溶融又は軟化した像担持体上の粉体像がステージ又はステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着した状態になると、像担持体上の粉体像の熱がステージ及び熱伝導体を通じて該ステージの外部へと速やかに伝導して放熱され、像担持体上の粉体像が速やかに固化する。熱伝導体としては、ヒートパイプ等がある。 In this case, if the powder image on the image carrier that has been heated and melted or softened comes into contact with or is in close contact with the powder image on the uppermost layer previously transferred to the stage, the powder on the image carrier The heat of the body image is quickly conducted to the outside of the stage through the stage and the heat conductor and dissipated, and the powder image on the image carrier is quickly solidified. Examples of the heat conductor include a heat pipe.
次に、本発明の積層造形装置は、像担持体と、前記像担持体に帯電性粉体を静電吸着させてなる粉体像を形成する像形成部と、前記像担持体上の粉体像を加熱する加熱部と、前記像担持体上の粉体像が転写されるステージとを備え、前記像担持体上の粉体像の形成、前記加熱部による前記像担持体上の粉体像の加熱、及び前記像担持体から前記ステージへの前記粉体像の転写を繰り返して、複数の粉体像を前記ステージ上に積層して立体像を形成する積層造形装置であって、前記ステージを前記像担持体に対して接離する方向に移動させる移動部を備え、前記移動部により前記ステージが前記像担持体に接近する方向に移動されて、前記像担持体上の加熱された粉体像が前記ステージ又は該ステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着した状態となり、前記像担持体上の粉体像が冷却された後に、前記移動部により前記ステージが前記像担持体から離間する方向に移動される。 Next, the additive manufacturing apparatus of the present invention includes an image carrier, an image forming unit that forms a powder image obtained by electrostatically adsorbing a chargeable powder to the image carrier, and a powder on the image carrier. A heating unit that heats a body image; and a stage to which a powder image on the image carrier is transferred; formation of a powder image on the image carrier; powder on the image carrier by the heating unit; It is an additive manufacturing apparatus that repeats heating of a body image and transfer of the powder image from the image carrier to the stage, and stacks a plurality of powder images on the stage to form a three-dimensional image, A moving unit configured to move the stage in a direction toward and away from the image carrier, and the moving unit moves the stage in a direction approaching the image carrier to heat the image carrier; The powder image touches the stage or the uppermost powder image previously transferred to the stage. Properly becomes a state of close contact, after the powder image on the image bearing member is cooled, the stage is moved in a direction away from said image bearing member by the moving unit.
このような構成の積層造形装置によれば、像担持体上の粉体像は、加熱されて溶融又は軟化してから、ステージ又はステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着した状態になる。そして、この状態で、像担持体上の粉体像が冷却されて固化するので、像担持体上の粉体像がステージ又はその最上層の粉体像に接着され、更にステージが像担持体から離間する方向に移動されると、粉体像が像担持体に残ることなくステージへと転写され、像担持体からステージへの粉体像の転写効率が向上する。 According to the layered manufacturing apparatus having such a configuration, the powder image on the image carrier is heated to be melted or softened, and then contacted with the stage or the uppermost layer powder image previously transferred to the stage. It will be in close contact. In this state, since the powder image on the image carrier is cooled and solidified, the powder image on the image carrier is adhered to the powder image on the stage or the uppermost layer, and the stage is further connected to the image carrier. When the image is moved away from the image carrier, the powder image is transferred to the stage without remaining on the image carrier, and the transfer efficiency of the powder image from the image carrier to the stage is improved.
また、本発明の積層造形装置においては、前記像担持体上の粉体像の温度又は前記温度の近似値を測定する温度測定部を備えている。 The additive manufacturing apparatus of the present invention further includes a temperature measuring unit that measures the temperature of the powder image on the image carrier or an approximate value of the temperature.
更に、本発明の積層造形装置においては、前記移動部を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記温度測定部により測定された前記像担持体上の粉体像の温度又は前記温度の近似値に基づき前記移動部を制御して、前記ステージを前記像担持体から離間する方向に移動させる。 Furthermore, the additive manufacturing apparatus of the present invention includes a control unit that controls the moving unit, and the control unit measures the temperature of the powder image on the image carrier measured by the temperature measurement unit or the temperature. Based on the approximate value, the moving unit is controlled to move the stage in a direction away from the image carrier.
この場合は、温度測定部により測定された像担持体上の粉体像の温度又は該温度の近似値が該粉体像の軟化点温度まで低下した後に、ステージを像担持体から離間する方向に移動させることができ、これにより像担持体からステージへの粉体像の転写を安定化させることができる。 In this case, the temperature of the powder image on the image carrier measured by the temperature measuring unit or the approximate value of the temperature decreases to the softening point temperature of the powder image, and then the stage is separated from the image carrier. Thus, the transfer of the powder image from the image carrier to the stage can be stabilized.
次に、本発明の積層造形方法は、弾性層を含む複層構造を有する像担持体に帯電性粉体を静電吸着させてなる粉体像を形成する像形成ステップと、前記像担持体上の粉体像を加熱する加熱ステップと、ステージを前記像担持体に接近する方向に移動させて、前記像担持体上の加熱された粉体像を前記ステージ又は該ステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着させる接触ステップと、前記ステージを前記像担持体から離間する方向に移動させて、前記像担持体上の粉体像を該像担持体から前記ステージへと転写させる転写ステップとを含み、前記像形成ステップ、前記加熱ステップ、前記接触ステップ、及び前記転写ステップを含む一連の処理を繰り返すことで、複数の粉体像を前記ステージ上に積層して立体像を形成している。 Next, the layered manufacturing method of the present invention includes an image forming step for forming a powder image obtained by electrostatically adsorbing a chargeable powder on an image carrier having a multilayer structure including an elastic layer, and the image carrier. A heating step for heating the powder image on the top, and the stage is moved in a direction approaching the image carrier, and the heated powder image on the image carrier is previously transferred to the stage or the stage. A contact step for contacting or closely contacting the uppermost powder image, and moving the stage in a direction away from the image carrier to transfer the powder image on the image carrier from the image carrier to the stage. A plurality of powder images on the stage by repeating a series of processes including the image forming step, the heating step, the contact step, and the transfer step. Forming an image There.
このような本発明の積層造形方法では、像担持体上の粉体像をステージ又はステージに以前に転写された最上層の粉体像に重ね合わせたときに、弾性層がステージの表面又はステージに以前に転写された最上層の粉体像の表面の微小な凹凸の段差を吸収するように柔軟に変形して、像担持体上の粉体像とステージ又はその最上層の粉体像とが均一に接触もしくは密着し、像担持体からステージへの粉体像の転写効率が向上する。また、像担持体の複層構造により、弾性層が広がる方向の該弾性層の伸縮を抑制することが可能であり、弾性層の伸縮が原因となって、像担持体上の粉体像とステージとの位置合わせ精度が低下することはなく、ステージ上に形成される立体像を高精度で形成することができる。 In such an additive manufacturing method of the present invention, when the powder image on the image carrier is superposed on the powder image of the uppermost layer previously transferred to the stage or the stage, the elastic layer becomes the surface of the stage or the stage. The powder image on the image carrier and the powder image on the uppermost layer or the stage are deformed flexibly so as to absorb the minute uneven steps on the surface of the uppermost powder image transferred to Uniformly contact or closely contact, and the transfer efficiency of the powder image from the image carrier to the stage is improved. In addition, due to the multilayer structure of the image carrier, it is possible to suppress expansion and contraction of the elastic layer in the direction in which the elastic layer spreads. The accuracy of alignment with the stage is not lowered, and a stereoscopic image formed on the stage can be formed with high accuracy.
また、像担持体上の粉体像は、加熱されて溶融又は軟化してから、ステージ又はステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着した状態になる。そして、この状態で像担持体上の粉体像が冷却されて固化するので、像担持体上の粉体像がステージ又はその最上層の粉体像に接着され、更にステージが像担持体から離間する方向に移動されると、粉体像が像担持体に残ることなくステージへと転写され、像担持体からステージへの粉体像の転写効率が向上する。 In addition, the powder image on the image carrier is heated and melted or softened, and then comes into contact with or in close contact with the stage or the uppermost powder image previously transferred to the stage. In this state, the powder image on the image carrier is cooled and solidified, so that the powder image on the image carrier is bonded to the powder image on the stage or its uppermost layer, and the stage is further removed from the image carrier. When moved in the separating direction, the powder image is transferred to the stage without remaining on the image carrier, and the transfer efficiency of the powder image from the image carrier to the stage is improved.
また、本発明の積層造形方法は、像担持体に帯電性粉体を静電吸着させてなる粉体像を形成する像形成ステップと、前記像担持体上の粉体像を加熱する加熱ステップと、ステージを前記像担持体に接近する方向に移動させて、前記像担持体上の加熱された粉体像を前記ステージ又は該ステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着させる接触ステップと、前記像担持体上の粉体像が前記ステージ又は該ステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着した状態で前記像担持体上の粉体像を冷却する冷却ステップと、前記ステージを前記像担持体から離間する方向に移動させて、前記像担持体上の粉体像を該像担持体から前記ステージへと転写させる転写ステップとを含み、前記像形成ステップ、前記加熱ステップ、前記接触ステップ、前記冷却ステップ、及び前記転写ステップを含む一連の処理を繰り返すことで、複数の粉体像を前記ステージ上に積層して立体像を形成している。 Also, the additive manufacturing method of the present invention includes an image forming step for forming a powder image formed by electrostatically adsorbing a chargeable powder on an image carrier, and a heating step for heating the powder image on the image carrier. The stage is moved in a direction approaching the image carrier, and the heated powder image on the image carrier is brought into contact with the stage or the uppermost powder image previously transferred to the stage or A contacting step for bringing the powder image on the image carrier into contact with or in close contact with the powder image on the uppermost layer previously transferred to the stage or the stage; A cooling step for cooling, and a transfer step for transferring the powder image on the image carrier from the image carrier to the stage by moving the stage in a direction away from the image carrier, An image forming step, and the heating step Flop, said contacting step, the cooling step, and by repeating a series of processes including the transfer step, to form a three-dimensional image by laminating a plurality of the powder image on the stage.
このような本発明の積層造形方法では、像担持体上の粉体像は、加熱されて溶融又は軟化してから、ステージ又はステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着した状態になる。そして、この状態で像担持体上の粉体像が冷却されて固化するので、像担持体上の粉体像がステージ又はその最上層の粉体像に接着され、更にステージが像担持体から離間する方向に移動されると、粉体像が像担持体に残ることなくステージへと転写され、像担持体からステージへの粉体像の転写効率が向上する。 In such an additive manufacturing method of the present invention, the powder image on the image carrier is heated and melted or softened, and then contacted or adhered to the powder image of the uppermost layer previously transferred to the stage or the stage. It will be in the state. In this state, the powder image on the image carrier is cooled and solidified, so that the powder image on the image carrier is bonded to the powder image on the stage or its uppermost layer, and the stage is further removed from the image carrier. When moved in the separating direction, the powder image is transferred to the stage without remaining on the image carrier, and the transfer efficiency of the powder image from the image carrier to the stage is improved.
本発明では、像担持体は、該像担持体における粉体像の形成領域に設けられた弾性層を含む複層構造を有している。この像担持体の弾性層が弾性変形することから、像担持体上の粉体像をステージ又はステージに以前に転写された最上層の粉体像に重ね合わせたときには、弾性層がステージの表面又はステージに以前に転写された最上層の粉体像の表面の微小な凹凸の段差を吸収するように柔軟に変形して、像担持体上の粉体像とステージ又はその最上層の粉体像とが均一に接触し、像担持体からステージへの粉体像の転写効率が向上する。 In the present invention, the image carrier has a multilayer structure including an elastic layer provided in a powder image formation region of the image carrier. Since the elastic layer of the image carrier is elastically deformed, when the powder image on the image carrier is superposed on the stage or the uppermost powder image previously transferred to the stage, the elastic layer becomes the surface of the stage. Alternatively, the powder image on the image carrier and the stage or its uppermost layer powder are deformed flexibly so as to absorb the minute uneven steps on the surface of the uppermost layer powder image previously transferred to the stage. The image comes into contact with the image uniformly, and the transfer efficiency of the powder image from the image carrier to the stage is improved.
また、像担持体の複層構造により、弾性層が広がる方向の該弾性層の伸縮を抑制することが可能であり、弾性層の伸縮が原因となって、像担持体上の粉体像とステージとの位置合わせ精度が低下することはなく、立体像をステージ上に高精度で形成することができる。 In addition, due to the multilayer structure of the image carrier, it is possible to suppress expansion and contraction of the elastic layer in the direction in which the elastic layer spreads. The alignment accuracy with the stage is not lowered, and a stereoscopic image can be formed on the stage with high accuracy.
更に、像担持体の複層構造により該像担持体の弾性率を高くすることが可能である。従って、像担持体としてベルト状のものを適用した場合は、ベルトを張架するローラ端部にカラーを設けて、ベルトの端部をカラーに当接させたり、ベルトの裏面側端部にビードを設けて、ベルトのビードをガイドしたりすることにより、ベルトの蛇行を抑制することが可能である。このため、ベルトの蛇行が原因となって、像担持体上の粉体像とステージとの位置合わせの精度やステージ上に形成される立体像の精度が低下することはない。 Furthermore, the elastic modulus of the image carrier can be increased by the multilayer structure of the image carrier. Therefore, when a belt-shaped image carrier is used, a collar is provided at the end of the roller that stretches the belt, and the end of the belt is brought into contact with the collar, or a bead is attached to the back end of the belt. It is possible to suppress meandering of the belt by providing the belt and guiding the bead of the belt. For this reason, due to the meandering of the belt, the accuracy of alignment between the powder image on the image carrier and the stage and the accuracy of the three-dimensional image formed on the stage do not decrease.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[第1実施形態]図1は、本発明の積層造形装置の第1実施形態を概略的に示す断面図である。この第1実施形態の積層造形装置1は、カラーの立体像Fを形成する所謂3D(3次元)プリンタであり、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ホワイト(W)、及び透明(T)という5色の粉体像をそれぞれ形成する5つの像形成ユニット10Y、10M、10C、10W、10Tと、各色の粉体像を重ね合わせてカラーの粉体像Eiを形成し、複数のカラーの粉体像Eiを繰り返し積層して立体像Fを形成する転写ユニット20とを備えている。
[First Embodiment] FIG. 1 is a sectional view schematically showing a first embodiment of an additive manufacturing apparatus according to the present invention. The
各像形成ユニット10Y、10M、10C、10W、10Tのいずれも、感光体ドラム11を転写ユニット20の中間転写ベルト21に接する位置に配置し、感光体ドラム11の周囲に帯電器12、レーザービーム照射部13、現像器14、1次転写ローラ15、クリーナー16、及び除電部17を配置して構成される。
In each of the
また、感光体ドラム11と1次転写ローラ15との間に転写ユニット20の中間転写ベルト21を挟み込み、1次転写ローラ15により中間転写ベルト21を感光体ドラム11の表面に圧接している。そして、感光体ドラム11を回転させて、感光体ドラム11の周速を、矢印方向Aに周回移動される中間転写ベルト21の周速と概ね同一に設定している。
Further, the
また、各像形成ユニット10Y〜10Tの現像器14には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ホワイト(W)、及び透明(T)の帯電性粉体Eがそれぞれ収容されている。帯電性粉体Eは、顔料からなる着色剤を添加したポリエステルやスチレンアクリル等の熱可塑性樹脂を粉体にしたものであり、必要に応じて帯電制御剤(CCA)を添加してもよい。また、現像性や転写性を向上させるために、シリカ等からなる外添剤を添加してもよい。帯電性粉体Eの一例として、顔料及び帯電制御剤を軟化点温度120℃のポリエステル樹脂に添加して混練した後、このポリエステル樹脂を平均粒径7μmに粉砕した粉体を挙げることができる。更に、粒径7nmのシリカからなる外添剤を添加してもよい。
The developing
ここで、各像形成ユニット10Y、10M、10C、10W、10Tにおいては、感光体ドラム11の回転に伴い、帯電器12により感光体ドラム11表面を均一に帯電し(例えば−600Vに帯電し)、レーザービーム照射部13によりレーザービームの強度を変調しつつ、レーザービームを感光体ドラム11表面に照射して、感光体ドラム11表面に静電潜像を形成し、引き続いて現像器14により帯電性粉体(例えば負極性に帯電した粉体)Eを感光体ドラム11表面の静電潜像に付着させて、感光体ドラム11表面に粉体像を形成し、粉体像とは逆極性のバイアス電圧(例えば+1.5kVのバイアス電圧)が印加された1次転写ローラ15により感光体ドラム11表面の粉体像を転写ユニット20の中間転写ベルト21上に転写する。
Here, in each of the
このとき、各像形成ユニット10Y、10M、10C、10W、10Tの感光体ドラム11表面に各色の粉体像を順次形成して、各色の粉体像を中間転写ベルト21上に順次重ね合わせて転写する(1次転写)。これにより、中間転写ベルト21上にカラーの粉体像Eiが形成される。
At this time, powder images of the respective colors are sequentially formed on the surface of the
そして、中間転写ベルト21の周回移動に伴い、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを転写ユニット20の転写部27へと搬送し、中間転写ベルト21を一旦停止させて、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを中間転写ベルト21から転写部27の昇降ステージ23aのステージ面23a1へと転写する(2次転写)。
Then, as the
次に、転写ユニット20の構成を詳しく説明する。転写ユニット20は、中間転写ベルト21、駆動ローラ22a、テンションローラ22b、転写部27、及び各冷却ファン25a、25bを備えている。
Next, the configuration of the
中間転写ベルト21は、駆動ローラ22a及びテンションローラ22bによって張架されており、駆動モータ(図示せず)により駆動ローラ22aを回転駆動して、中間転写ベルト21を矢印方向Aに周回移動させ、テンションローラ22bを従動回転させる。
The
また、転写部27は、ステージユニット23及びヒーターユニット24を有し、中間転写ベルト21の矢印方向Aで示す周回移動方向における像形成ユニット10Yよりも下流側に配置されている。ステージユニット23及びヒーターユニット24は、中間転写ベルト21の表面側及び裏面側に振り分けられて、中間転写ベルト21を挟んで対向配置されている。
The
また、各冷却ファン25a、25bは、矢印方向Aで示す周回移動方向における転写部27よりも更に下流側に配置され、かつ中間転写ベルト21を挟んで対向配置されている。
Further, the cooling
ここで、中間転写ベルト21は、図2に示すような断面構造を有している。図2から明らかなように中間転写ベルト21は、例えばポリイミドフィルムからなる周長500mm、厚さ50μmの無端状ベルト基材21aと、無端状ベルト基材21aの外周面に形成されたシリコンゴムからなる厚さ300μmの弾性層21bと、弾性層21bの外周面に形成されたフッ素樹脂からなる厚さ30μmの離型層21cとを有し、無端状ベルト基材21aと離型層21cとの間に弾性層21bを挟み込んだ3層構造のものである。
Here, the
無端状ベルト基材21aの第一の役割は、中間転写ベルト21の矢印方向Aで示す周回移動方向及び弾性層21bの広がり方向の伸縮を抑制して、これらの方向における中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiの位置精度を向上させ、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを昇降ステージ23aのステージ面23a1に対して正確に位置決めすることにある。また、無端状ベルト基材21aの第二の役割は、中間転写ベルト21の剛性を高くすることにある。中間転写ベルト21の剛性を高くすると、駆動ローラ22aやテンションローラ22bの端部にカラー(図示せず)を設け、中間転写ベルト21の端部をそのカラーに当接させて、中間転写ベルト21の蛇行を抑制することができる。あるいは、中間転写ベルト21の裏面側端部にビード(図示せず)を設け、中間転写ベルト21のビードをガイドして、中間転写ベルト21の蛇行を抑制することができる。これにより、中間転写ベルト21の周回移動方向と直交する方向(中間転写ベルト21の幅方向)において、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiの位置精度を向上させ、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiをステージユニット23の昇降ステージ23aのステージ面23a1に対して正確に位置決めすることが可能になる。
The first role of the
また、弾性層21bの役割は、中間転写ベルト21からステージ面23a1側への粉体像Eiの転写効率Qを向上させることにある。すなわち、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを昇降ステージ23aのステージ面23a1又はステージ面23a1に以前に転写された最上層のカラーの粉体像Eiに重ね合わせたときに、弾性層21bの弾性変形により中間転写ベルト21上の粉体像Eiとステージ面23a1又はその最上層の粉体像Eiとを均一に接触させて、中間転写ベルト21からステージ面23a1側への粉体像Eiの転写効率Qを向上させる。
The role of the
また、離型層21cの役割は、中間転写ベルト21に対する粉体像Eiの付着力を弱めて、離型層21cからの粉体像Eiの剥離を容易にし、中間転写ベルト21から昇降ステージ23aのステージ面23a1側への粉体像Eiの転写効率Qを向上させることにある。
Further, the role of the
次に、図1に示すようにヒーターユニット24は、面状ヒーター24aと、温度センサ24bと、ヒーターホルダー24cとを有している。面状ヒーター24aは、ヒーターホルダー24cの下面に取り付けられて、中間転写ベルト21の裏面と対向し、中間転写ベルト21の裏面に対して接触もしくは近接配置されている。また、温度センサ24bは、ヒーターホルダー24cの下面中央の凹所に設けられて、中間転写ベルト21とは反対側に向く面状ヒーター24aの上面に接触又は近接配置されている。
Next, as shown in FIG. 1, the
図3は、面状ヒーター24aを示す断面図である。図3に示すように面状ヒーター24aは、例えばガラスやセラミック等からなる厚さ2mmの基板24a1と、基板24a1の下面に形成された銀パラジウムなどからなる厚さ50μmの発熱層24a2と、発熱層24a2の下面に形成されたガラスなどからなる厚さ30μmの絶縁層24a3とを有し、基板24a1、発熱層24a2、及び絶縁層24a3を順次重ね合わせた積層構造のものである。この面状ヒーター24aを、アルミなどの金属からなるヒーターホルダー24cの下面に固定し、給電電極(図示せず)を通じて面状ヒーター24aの発熱層24a2に電流を流すことで、ジュール熱を面状ヒーター24aに生じさせて、面状ヒーター24aを発熱させる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the
温度センサ24bは、例えばサーミスタであり、面状ヒーター24aの上面に接触又は近接配置されて、面状ヒーター24aの温度Kaを測定する。この温度センサ24bにより測定された温度Kaが制御部(図示せず)にフィードバックされ、制御部により面状ヒーター24aの発熱層24a2に流れる電流が制御されて、面状ヒーター24aの温度Kaが予め設定され転写温度Krに調節される。ここで、面状ヒーター24a、中間転写ベルト21、及びカラーの粉体像Eiが互いに重ね合わされた接触状態にあるときには、温度センサ24bにより測定された温度Kaがカラーの粉体像Eiの温度に概ね等しい。従って、温度センサ24bにより測定された温度Kaは、中間転写ベルト21から昇降ステージ23aへと転写されるときのカラーの粉体像Eiの温度又は該温度の近似値(間接測定値)であるといえる。
The
また、ステージユニット23は、昇降ステージ23aと、ベース部23bと、圧力センサ23cと、温度センサ23dと、昇降駆動部23eとを有している。昇降駆動部23eは、ベース部23bを支持して昇降させる。ベース部23bの上面には、圧力センサ23cを介して昇降ステージ23aが搭載されて固定されている。温度センサ23dは、例えば熱電対であり、昇降ステージ23aのステージ面23a1の中央の凹所に設けられて立体像Fの温度Kbを測定する。
The
昇降ステージ23aは、例えばアルミニウム製の厚さ10mmの平板状のものであり、また温度センサ23dは、立体像Fの温度Kbを測定することができるようにステージ面23a1の中央の凹所に設けられて立体像Fに接触又は近接配置される。
The elevating
昇降駆動部23eは、例えば電動アクチュエータを用いた周知のものであり、昇降ステージ23を速度20mm/sec程度で矢印方向Bに昇降させ、昇降ステージ23aを中間転写ベルト21を介して面状ヒーター24aに押圧したり、昇降ステージ23aを中間転写ベルト21から離間させたりする。圧力センサ23cは、例えば日本キスラー株式会社製薄型力センサ(直径12mm、高さ3mm、定格7kN)であり、中間転写ベルト21と昇降ステージ23aとの間の圧力Jaを測定する。この圧力センサ23cにより測定された圧力Jaが制御部(図示せず)にフィードバックされ、制御部により昇降駆動部23eが駆動制御されて、中間転写ベルト21と昇降ステージ23aとの間の圧力Jaが予め設定された転写圧力Jrに調節される。
The elevating
また、各冷却ファン25a、25bは、例えば山洋電気製のDCファン(商品名「San Ace60」、サイズ60mm×60mm×15mm、定格入力3.12W)であり、中間転写ベルト21を挟んで対向配置されている。中間転写ベルト21の表側には、各冷却ファン25aが中間転写ベルト21の幅方向(積層造形装置1の奥行き方向)に5個ずつ2列に並べて配置され、同様に中間転写ベルト21の裏側にも、各冷却ファン25bが中間転写ベルト21の幅方向に5個ずつ2列に並べて配置されており、よって中間転写ベルト21の表側に10個の各冷却ファン25aが設けられ、中間転写ベルト21の裏側にも10個の各冷却ファン25bが設けられ、合計20個の各冷却ファン25a、25bが設けられている。
The cooling
このような構成の積層造形装置1においては、先に述べたように各像形成ユニット10Y、10M、10C、10W、10Tの感光体ドラム11表面に各色の粉体像を順次形成して、各色の粉体像を中間転写ベルト21上に順次重ね合わせて転写し(1次転写)、中間転写ベルト21上にカラーの粉体像Eiを形成する。そして、中間転写ベルト21の周回移動に伴い、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを転写ユニット20の転写部27へと搬送し、中間転写ベルト21を一旦停止させる。
In the layered
このとき、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiは、ヒーターユニット24の面状ヒーター24aによる加熱及び面状ヒーター24aとステージユニット23の昇降ステージ23aとの間での加圧が可能な2次転写領域Xに入って位置決めされる。この2次転写領域Xにおいては、ヒーターユニット24の面状ヒーター24aの温度Kaを転写温度Kr(例えば帯電性粉体Eiの軟化点温度120℃よりも高い160℃)まで上昇させ、面状ヒーター24aにより中間転写ベルト21を加熱して、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiも加熱して溶融する。そして、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを加熱して溶融した状態で、ステージユニット23の昇降駆動部23eを駆動制御して、昇降ステージ23aを上昇させ、面状ヒーター24aと昇降ステージ23aとの間に中間転写ベルト21並びにカラーの粉体像Eiを挟み込み、圧力センサ23cにより測定された圧力Jaが転写圧力Jrに到達すると、昇降ステージ23aの上昇を停止させる。これにより、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiが昇降ステージ23aのステージ面23a1又はステージ面23a1に以前に転写された最上層のカラーの粉体像Eiに重ね合わされて密着される。
At this time, the color powder image Ei on the
こうして中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiがステージ面23a1又はステージ面23a1に以前に転写された最上層のカラーの粉体像Eiに密着した状態で、面状ヒーター24aによる加熱を停止すると、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiは、昇降ステージ23aへの熱伝導並びに雰囲気中への放熱により冷却されて固化し、ステージ面23a1又はその最上層のカラーの粉体像Eiに接着する。
In this manner, the heating by the
この後、ステージユニット23の昇降駆動部23eを駆動制御して、昇降ステージ23aを下降させて中間転写ベルト21から離間させる。このとき、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiがステージ面23a1又はステージ面23a1に以前に転写された最上層のカラーの粉体像Eiに接着されていることから、カラーの粉体像Eiが中間転写ベルト21から剥がれてステージ面23a1又はその最上層のカラーの粉体像Eiに確実に転写される(2次転写)。
Thereafter, the elevating
引き続いて、中間転写ベルト21の矢印方向Aへの周回移動が再開されて、面状ヒーター24aにより加熱された中間転写ベルト21の加熱部分が各冷却ファン25aと各冷却ファン25bとの間を通過する。そして、この通過のときに各冷却ファン25a、25bを駆動して、各冷却ファン25a、25bからの送風により中間転写ベルト21の加熱部分を例えば35℃以下の常温近くまで冷却する。
Subsequently, the circular movement of the
以降、各像形成ユニット10Y、10M、10C、10W、10Tによる各色の粉体像の形成と、各色の粉体像を中間転写ベルト21上に重ね合わせてなるカラーの粉体像Eiの形成と、中間転写ベルト21から昇降ステージ23aのステージ面23a1側へのカラーの粉体像Eiの転写とからなる一連の処理を複数回繰返して、複数のカラーの粉体像Eiをステージ面23a1に積層し、カラーの立体像Fを形成する。
Thereafter, formation of powder images of the respective colors by the
また、カラーの立体像Fの元となる立体像を示す3Dデータを用いて、元となる立体像を複数層に切断したときに形成される複数のカラー断面像を求め、これらのカラー断面像をそれぞれのカラーの粉体像Eiとして各像形成ユニット10Y、10M、10C、10W、10Tにより中間転写ベルト21上に逐次形成し、各カラーの粉体像Eiを昇降ステージ23aのステージ面23a1に順次積層して、元となる立体像に対応するカラーの立体像Fを形成する。
Further, by using 3D data indicating the original stereoscopic image of the color stereoscopic image F, a plurality of color sectional images formed when the original stereoscopic image is cut into a plurality of layers are obtained, and these color sectional images are obtained. Are sequentially formed on the
図4は、積層造形装置1における転写ユニット20の制御系の構成を示すブロック図である。図4において、制御部31は、転写ユニット20を統括的に制御するものである。駆動モータ32は、ギアユニット(図示せず)を通じて、中間転写ベルト21の駆動ローラ22aを回転駆動し、中間転写ベルト21を矢印方向Aに周回移動させる。位置センサ33は、2次転写領域Xに配置され、中間転写ベルト21の矢印方向Aへの周回移動に伴い、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiが2次転写領域Xに到達したことを検出する。例えば、各像形成ユニット10Y、10M、10C、10W、10Tの少なくとも1つによりカラーの粉体像Eiの位置を示す指標を中間転写ベルト21の上に形成し、位置センサ33によりその指標を検出して、カラーの粉体像Eiが2次転写領域Xに到達したことを検出する。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a control system of the
ここで、制御部31は、駆動モータ32を駆動制御して、中間転写ベルト21を一定速度で矢印方向Aに周回移動させ、位置センサ33の検出出力に応答して駆動モータ32を停止させ、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを2次転写領域Xに位置決めする。そして、制御部31は、温度センサ24bにより測定された面状ヒーター24aの温度Kaが転写温度Krまで上昇するように面状ヒーター24aの発熱層24a2に流れる電流を制御して、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを加熱して溶融させる。引き続いて、制御部31は、ステージユニット23の昇降駆動部23eを駆動制御して、昇降ステージ23aを上昇させて、面状ヒーター24aと昇降ステージ23aとの間に中間転写ベルト21並びにカラーの粉体像Eiを挟み込み、圧力センサ23cにより測定された圧力Jaが転写圧力Jrに到達すると、昇降ステージ23aの上昇を停止させる。これにより、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiがステージ面23a1又はステージ面23a1に以前に転写された最上層のカラーの粉体像Eiに重ね合わされて密着される。
Here, the
更に、制御部31は、面状ヒーター24aによる加熱を停止して、温度センサ24bにより測定された面状ヒーター24aの温度Kaが帯電性粉体Eの軟化点温度近傍(又は軟化点温度よりも低い温度)の剥離温度Ksまで低下すると、ステージユニット23の昇降駆動部23eを駆動制御して、昇降ステージ23aを下降させて中間転写ベルト21から離間させ、カラーの粉体像Eiを中間転写ベルト21からステージ面23a1へと転写させる。
Further, the
この後、制御部31は、駆動モータ32を再び駆動制御して、中間転写ベルト21を一定速度で矢印方向Aに周回移動させ、面状ヒーター24aにより加熱された中間転写ベルト21の加熱部分が各冷却ファン25aと各冷却ファン25bとの間を通過するタイミングで、各冷却ファン25a、25bを駆動制御して、中間転写ベルト21の加熱部分を常温近くまで冷却する。
Thereafter, the
次に、第1実施形態の積層造形装置1の作用並びに効果を整理して説明する。まず、ステージ面23a1及びステージ面23a1に以前に転写された最上層のカラーの粉体像Eiの表面には、微小な凹凸が生じている。この微小な凹凸は、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiとステージ面23a1又はその最上層のカラーの粉体像Eiとの間の接触状態にムラを生じさせて、中間転写ベルト21からステージ面23a1側へのカラーの粉体像Eiの転写効率Qを低下させる原因となり得る。
Next, actions and effects of the
ところが、中間転写ベルト21は、ポリイミドフィルムからなる無端状ベルト基材21aと、シリコンゴムからなる弾性層21bと、フッ素樹脂からなる離型層21cとを有し、無端状ベルト基材21aと離型層21cとの間に弾性層21bを挟み込んだ3層構造のものである。また、カラーの粉体像Eiは、離型層21c上に形成され、離型層21cに重なる弾性層21bの外側にはみ出して形成されることはない。このため、昇降ステージ23aを上昇させて、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを昇降ステージ23aのステージ面23a1又はステージ面23a1に以前に転写された最上層のカラーの粉体像Eiに重ね合わせて押圧したときには、弾性層21bがステージ面23a1又はその最上層のカラーの粉体像Eiの表面の凹凸の段差を吸収するように柔軟に変形して、中間転写ベルト21上の粉体像Eiとステージ面23a1又はその最上層の粉体像Eiとが均一に接触し、中間転写ベルト21からステージ面23a1側への粉体像Eiの転写効率Qが向上する。
However, the
また、無端状ベルト基材21aは、中間転写ベルト21の矢印方向Aで示す周回移動方向(弾性層21bの広がり方向)の伸縮を抑制する。これにより、周回移動方向における中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiの位置精度が向上し、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiが昇降ステージ23aのステージ面23a1に対して正確に位置決めされる。更に、無端状ベルト基材21aは、中間転写ベルト21の剛性を高くする。このため、駆動ローラ22aやテンションローラ22bの端部にカラー(図示せず)を設けて、中間転写ベルト21の端部をそのカラーを当接させたり、あるいは中間転写ベルト21の裏面側端部にビード(図示せず)を設け、中間転写ベルト21のビードをガイドしたりして、中間転写ベルト21の蛇行を抑制することができる。
Further, the endless
また、離型層21cは、中間転写ベルト21に対する粉体像Eiの付着力を弱めて、離型層21cからの粉体像Eiの剥離を容易にし、中間転写ベルト21からステージ面23a1側への粉体像Eiの転写効率Qを向上させる。更に、離型層21cは、薄いフッ素樹脂の層からなる。このフッ素樹脂の層は、離型性が高く、また薄いことから弾性層21bと共に容易に弾性変形し、弾性層21bの変形による効果が損なわれることはない。すなわち、弾性層21bがステージ面23a1又はその最上層のカラーの粉体像Eiの表面の凹凸の段差を吸収するように柔軟に変形して、中間転写ベルト21からステージ面23a1側への粉体像Eiの転写効率Qが向上するという効果が損なわれることはない。
Further, the
また、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiがステージ面23a1又はステージ面23a1に以前に転写された最上層のカラーの粉体像Eiに密着した状態で、面状ヒーター24aによる加熱を停止して、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを冷却して固化し、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiをステージ面23a1又はその最上層のカラーの粉体像Eiに接着し、この後に昇降ステージ23aを下降させて中間転写ベルト21から離間させているので、カラーの粉体像Eiが中間転写ベルト21から容易に剥がれてステージ面23a1又はその最上層のカラーの粉体像Eiに確実に転写される。
In addition, heating by the
また、温度センサ24bにより測定された面状ヒーター24aの温度Kaが帯電性粉体Eの軟化点温度近傍(又は軟化点温度よりも低い温度)の剥離温度Ksまで低下してから、昇降ステージ23aを下降させて中間転写ベルト21から離間させているので、中間転写ベルト21からステージ面23a1側へのカラーの粉体像Eiの転写を安定化させることができる。
Further, after the temperature Ka of the
また、昇降ステージ23aがアルミニウム製であって、アルミニウムが良熱伝導体であることから、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiがステージ面23a1又はステージ面23a1に以前に転写された最上層のカラーの粉体像Eiに密着した状態になると、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiの熱が昇降ステージ23aへと速やかに伝導して放熱され、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiが速やかに固化する。
Further, since the elevating
尚、第1実施形態では、面状ヒーター24aにより中間転写ベルト21を加熱して、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを溶融させているが、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを十分に軟化させるだけでもよい。この場合も、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiをステージ面23a1又はステージ面23a1に以前に転写された最上層のカラーの粉体像Eiに重ね合わされて密着させた後、面状ヒーター24aによる加熱を停止して、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを冷却して固化すれば、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiをステージ面23a1又はその最上層のカラーの粉体像Eiに接着することができる。
In the first embodiment, the
また、各像形成ユニット10Y、10M、10C、10W、10Tのいずれか1つにより単色(透明を含む)の粉体像を中間転写ベルト21上に形成して、中間転写ベルト21からステージ面23a1側への単色の粉体像の転写を繰り返せば、単色の立体像Fをステージ面23a1に形成することができる。例えば、単色の元となる立体像を示す3Dデータを用いて、元となる立体像を複数層に切断したときに形成される複数の単色断面像を求め、これらの単色断面像をそれぞれの粉体像として中間転写ベルト21上に逐次形成し、各粉体像Eiをステージ面23a1に順次積層して、元となる立体像に対応する単色の立体像を形成する。
Further, a single color (including transparent) powder image is formed on the
<実験例1>
次に、第1実施形態の積層造形装置1を用いて、中間転写ベルト21から昇降ステージ23aへのカラーの粉体像Eiの転写特性について実験した結果を図5に示す図表1を用いて説明する。
<Experimental example 1>
Next, the results of experiments on the transfer characteristics of the color powder image Ei from the
この実験例1においては、実験パラメータとして、(A)中間転写ベルトの構成、(B)中間転写ベルトからステージ面23a1側へのカラーの粉体像Eiの転写が行われるときの転写温度Kr、(C)中間転写ベルト上のカラーの粉体像Eiを挟み込んだ面状ヒーター24aと昇降ステージ23aとの間の転写圧力Jrを設定している。(A)中間転写ベルトの構成では、詳しくは、無端状ベルト基材21aの材質及び厚さを一定に維持し、また弾性層21bの厚さを変更したり弾性層21bの有無を設定し、更に離型層21cの厚さを変更したり離型層21cの有無を設定している。
In Experimental Example 1, as experimental parameters, (A) the configuration of the intermediate transfer belt, (B) the transfer temperature Kr when the color powder image Ei is transferred from the intermediate transfer belt to the stage surface 23a1, (C) The transfer pressure Jr between the
そして、図表1に示す各実施例1−1〜1−5及び各比較例3−1〜3−6では、そのような実験パラメータの種々の組み合わせを実施して、中間転写ベルトから昇降ステージ23aのステージ面23a1側へのカラーの粉体像Eiの転写効率Qを測定して求めて評価している。
In each of Examples 1-1 to 1-5 and Comparative Examples 3-1 to 3-6 shown in FIG. 1, various combinations of such experimental parameters are carried out to move the
詳しくは、実施例1−1〜1−5では、第1実施形態と同一構成の中間転写ベルト21を用いており、無端状ベルト基材21aとして厚さ50μmのポリイミドフィルムを適用し、弾性層21bとして厚さ200μm又は300μmのシリコンゴムを適用し、離型層21cとして厚さ30μmのフッ素樹脂チューブ又は厚さ10μmのフッ素樹脂コートを適用している。また、転写温度Krを帯電性粉体Eiの軟化点温度120℃よりも高い160℃に設定し、面状ヒーター24aと昇降ステージ23aとの間の転写圧力Jrを6kPa又は59kPaに設定している。そして、中間転写ベルト21からステージ面23a1側へのカラーの粉体像Eiの転写効率Qを測定して求めている。
Specifically, in Examples 1-1 to 1-5, the
また、各比較例3−1〜3−3では、第1実施形態の中間転写ベルト21とは異なる構成の中間転写ベルトを用いており、無端状ベルト基材21aとして厚さ50μmのポリイミドフィルムを適用し、弾性層21bを省略し、離型層21cとして厚さ10μmのフッ素樹脂コートを適用している。また、転写温度Krを帯電性粉体Eiの軟化点温度120℃よりも高い160℃又は180℃に設定し、面状ヒーター24aと昇降ステージ23aとの間の転写圧力Jrを59kPa又は120kPaに設定している。そして、中間転写ベルトからステージ面23a1側へのカラーの粉体像Eiの転写効率Qを測定して求めている。
In each of Comparative Examples 3-1 to 3-3, an intermediate transfer belt having a configuration different from that of the
更に、各比較例3−4〜3−6では、第1実施形態の中間転写ベルト21とは異なる構成の中間転写ベルトを用いており、無端状ベルト基材21aとして厚さ50μmのポリイミドフィルムを適用し、弾性層21bとして300μmのシリコンゴムを適用し、離型層21cを省略している。また、転写温度Krを帯電性粉体Eiの軟化点温度120℃よりも高い160℃に設定し、面状ヒーター24aと昇降ステージ23aとの間の転写圧力Jrを59kPa又は120kPaに設定している。そして、中間転写ベルトからステージ面23a1側へのカラーの粉体像Eiの転写効率Qを測定して求めている。
Further, in each of Comparative Examples 3-4 to 3-6, an intermediate transfer belt having a configuration different from that of the
このような各比較例3−1〜3−3の結果から、中間転写ベルトに弾性層21bが含まれない場合は、転写温度Kr及び転写圧力Jrを高くしても、中間転写ベルトからステージ面23a1側へのカラーの粉体像Eiの転写効率Qが10%以下に留まり、よってカラーの粉体像Eiの転写が良好に行われていないことがわかる。
From the results of Comparative Examples 3-1 to 3-3 as described above, when the
また、各比較例3−4〜3−6の結果から、離型層21cが含まれていない場合は、転写温度Kr及び転写圧力Jrを高くしても、中間転写ベルトからステージ面23a1側へのカラーの粉体像Eiの転写効率Qが30%以下に留まり、よってカラーの粉体像Eiの転写が良好に行われていないことがわかる。
From the results of Comparative Examples 3-4 to 3-6, when the
尚、各比較例3−1〜3−6の比較から、転写温度Krが160℃のときよりも180℃のときの方が、つまり転写温度Krが高くなり過ぎると、転写効率Qが低下していることがわかる。これは、カラーの粉体像Eiを形成する帯電性粉体Eの粘度が低下して、帯電性粉体Eの内部凝集力が弱まり、帯電性粉体Eが厚さ方向で分断され易くなるためと考えられる。 From the comparison of Comparative Examples 3-1 to 3-6, when the transfer temperature Kr is 180 ° C., that is, when the transfer temperature Kr is too high, the transfer efficiency Q decreases. You can see that This is because the viscosity of the chargeable powder E forming the color powder image Ei is lowered, the internal cohesive force of the chargeable powder E is weakened, and the chargeable powder E is easily divided in the thickness direction. This is probably because of this.
一方、各実施例1−2と1−4の結果から、中間転写ベルト21が弾性層21b(厚さ200又は300μmのシリコンゴム)及び離型層21c(厚さ30μmのPFAチューブ又は厚さ10μmのPFAコート)を含む構成であれば、転写温度Kr(160℃)及び転写圧力Jr(59kPa)が各比較例1−1、1−4、1−6と同一であっても、カラーの粉体像Eiの転写効率Qが100%となり、よってカラーの粉体像Eiの転写が良好に行われていることがわかる。
On the other hand, from the results of Examples 1-2 and 1-4, the
この理由は、各比較例1−1、1−4、1−6では中間転写ベルト21の表面が殆ど弾性変形しないが、これに対して各実施例1−2と1−4では中間転写ベルト21の表面が柔軟に弾性変形するためである。ここで、昇降ステージ23aのステージ面23a1及びステージ面23a1に以前に転写された最上層のカラーの粉体像Eiの表面にはミクロ単位の微小な凹凸が存在する。このため、比較例1−1のように中間転写ベルトに弾性層21bが含まれていない場合は、中間転写ベルト上のカラーの粉体像Eiがステージ面23a1又はその最上層のカラーの粉体像Eiの表面に押し当てられても、中間転写ベルトの表面が硬くて変形せず、中間転写ベルト上のカラーの粉体像Eiがステージ面23a1又はその最上層のカラーの粉体像Eiの表面に均一に密着せず、その結果、転写効率Qが低下する。これに対して各実施例1−2、1−4のように中間転写ベルト21が弾性層21bを含む場合は、中間転写ベルト上のカラーの粉体像Eiがステージ面23a1又はその最上層のカラーの粉体像Eiの表面に押し当てられたときに、その微小な凹凸の段差を吸収するように中間転写ベルト21の表面が柔軟に弾性変形するため、中間転写ベルト上のカラーの粉体像Eiがステージ面23a1又はその最上層のカラーの粉体像Eiの表面に均一に密着し、その結果、転写効率Qが高くなる(密着効果)。また、中間転写ベルト21が弾性層21bを含む場合は、中間転写ベルト21がステージ面23a1の最上層のカラーの粉体像Eiから離間するときに、中間転写ベルト21の弾性層21bの形状が復帰し、弾性層21bの歪みが解放されて、中間転写ベルト21とその最上層のカラーの粉体像Eiとの界面にせん断力が作用するため、カラーの粉体像Eiが中間転写ベルト21の表面から剥がれ易くなり、その結果、転写効率Qが向上する(弾力効果)。
The reason is that in each of Comparative Examples 1-1, 1-4, and 1-6, the surface of the
また、各実施例1−1と1−2との比較、各実施例1−3と1−4との比較から、転写圧力Jrを高くした方が、転写効率Qがより高くなることがわかる。この理由は、転写圧力Jrを高くした方が、先に述べた中間転写ベルト21の弾性層21bによる密着効果や弾力効果がより発揮されるためである。
Further, from comparison between each of Examples 1-1 and 1-2, and comparison between each of Examples 1-3 and 1-4, it is understood that the transfer efficiency Q becomes higher when the transfer pressure Jr is increased. . This is because, when the transfer pressure Jr is increased, the adhesion effect and the elasticity effect of the
また、各実施例1−1と1−5との比較から、中間転写ベルト21の離型層21cとしてPFAチューブを適用するよりもPFAコートを適用した方が、転写効率Qがより高くなることがわかる。この理由は、PFAチューブ(厚さ30μm)よりもPFAコート(厚さ10μm)の方が層厚を薄くすることができ、PFAコートが中間転写ベルト21の弾性層21bと共に容易に弾性変形して、先に述べた弾性層21bによる密着効果や弾力効果が損なわれないためである。
Further, from comparison between each of Examples 1-1 and 1-5, the transfer efficiency Q is higher when the PFA coat is applied than when the PFA tube is applied as the
[第2実施形態]次に、本発明の積層造形装置1の第2実施形態を説明する。図6は、第2実施形態の積層造形装置1における転写ユニット20の転写部27Aを概略的に示す断面図である。尚、図6において、図1と同様の作用を果す部位には同じ符号を付す。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the
この第2実施形態の積層造形装置1では、図1に示す第1実施形態の積層造形装置1と比較して、各像形成ユニット10Y、10M、10C、10W、10Tと、転写ユニット20とを備える点で一致するが、転写ユニット20における転写部27Aの構成が異なる。
In the
図6に示すように転写部27Aは、ステージユニット23及びヒーターユニット24の他に、2本の送風パイプ41、42と、コンプレッサー43とを備えている。
As shown in FIG. 6, the
各送風パイプ41、42は、2次転写領域X又は昇降ステージ23aの両側に、すなわち中間転写ベルト21の矢印方向Aで示す周回移動方向における2次転写領域X又は昇降ステージ23aの上流側及び下流側に配置されている。また、各送風パイプ41、42は、中間転写ベルト21の幅方向に該中間転写ベルト21の表面に沿って延在する。各送風パイプ41、42は、直径4mmの銅製の中空パイプからなり、それらの周面には複数の送風孔41a、42aが形成されている。各送風孔41a、41bは、それらの孔径を1mmに設定され、それらのピッチを10mmに設定されて、中間転写ベルト21の幅方向に配列されている。また、各送風孔41a、41bは、2次転写領域Xに位置決めされた中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiの方向に向けられている。
The
また、各送風パイプ41、42は、それらの一端を開口されて、それらの他端を閉塞されており、それらの開口された一端がそれぞれの空気経路44、45を通じてコンプレッサー43に接続されている。コンプレッサー43からそれぞれの空気経路44、45を通じて各送風パイプ41、42へと空気を圧送して、各送風パイプ41、42の内側に流速10m/sec程度の空気流を生じさせ、各送風孔41a、41bから2次転写領域Xに位置決めされた中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiへと空気を矢印方向Cに噴出して、この噴出された空気によりカラーの粉体像Eiを冷却する。
Each of the
図7は、転写部27Aを備える転写ユニット20の制御系の構成を示すブロック図である。尚、図7において、図4と同様の作用を果す部位には同じ符号を付す。ここで、制御部31は、駆動モータ32を駆動制御して、中間転写ベルト21を矢印方向Aに周回移動させ、位置センサ33の検出出力に応答して駆動モータ32を停止させ、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを2次転写領域Xに位置決めする。そして、制御部31は、温度センサ24bにより測定された面状ヒーター24aの温度Kaが転写温度Krに達するまで面状ヒーター24aを発熱させ、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを加熱して溶融させる。更に、制御部31は、ステージユニット23の昇降駆動部23eを駆動制御して、昇降ステージ23aを上昇させ、圧力センサ23cにより測定された圧力Jaが転写圧力Jrに到達すると、昇降ステージ23aの上昇を停止させる。これにより、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiがステージ面23a1又はステージ面23a1に以前に転写された最上層のカラーの粉体像Eiに重ね合わされて密着される。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a control system of the
この後、制御部31は、面状ヒーター24aによる加熱を停止し、コンプレッサー43を起動して、各送風パイプ41、42へと空気を圧送させ、各送風孔41a、41bから中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiへと空気を噴出させて、カラーの粉体像Eiを冷却する。
Thereafter, the
このとき、制御部31は、温度センサ24bにより測定された面状ヒーター24aの温度Kaが帯電性粉体Eの軟化点温度近傍(又は軟化点温度よりも低い温度)の剥離温度Ksまで低下すると、コンプレッサー43を停止し、ステージユニット23の昇降駆動部23eを駆動制御して、昇降ステージ23aを下降させて中間転写ベルト21から離間させ、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを中間転写ベルト21から剥がしてステージ面23a1へと転写させる。
At this time, if the temperature Ka of the
このような第2実施形態では、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiは、加熱され溶融されてから、ステージ面23a1又はステージ面23a1に以前に転写された最上層のカラーの粉体像Eiに重ね合わされて密着した状態になる。そして、この状態で、面状ヒーター24aによる加熱を停止して、各送風パイプ41、42から空気を噴出するので、この噴出した空気により中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを直ちに冷却して固化し、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiをステージ面23a1又はその最上層のカラーの粉体像Eiに速やかに接着することができる。そして、温度センサ24bにより測定された面状ヒーター24aの温度Kaが帯電性粉体Eの軟化点温度近傍(又は軟化点温度よりも低い温度)の剥離温度Ksまで低下してから、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを中間転写ベルト21から剥がす。これにより、中間転写ベルト21からステージ面23a1側へのカラーの粉体像Eiの転写を安定化させることができる。
In such a second embodiment, the color powder image Ei on the
[第3実施形態]次に、本発明の積層造形装置1の第3実施形態を説明する。図8は、第3実施形態の積層造形装置1における転写ユニット20の転写部27Bを概略的に示す断面図である。尚、図8において、図1と同様の作用を果す部位には同じ符号を付す。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the
この第3実施形態の積層造形装置1では、図1に示す第1実施形態の積層造形装置1と比較して、各像形成ユニット10Y、10M、10C、10W、10Tと、転写ユニット20とを備える点で一致するが、転写ユニット20における転写部27Bの構成が異なる。
In the
図8に示すように転写部27Bは、ステージユニット23B及びヒーターユニット24を備えている。ヒーターユニット24は、図1に示す第1実施形態の積層造形装置1のものと同一構成であって、面状ヒーター24aと、温度センサ24bと、ヒーターホルダー24cとを有している。また、ステージユニット23Bは、図1に示す第1実施形態の積層造形装置1のステージユニット23と同様に、ベース部23bと、圧力センサ23cと、温度センサ23dと、昇降駆動部23eとを有しているが、昇降ステージ23aの代りに、昇降ステージ46を備えている。
As shown in FIG. 8, the transfer section 27B includes a
このステージユニット23Bの昇降ステージ46は、例えばアルミニウム製の厚さ10mmの平板に複数のヒートパイプ47を埋め込んだものである。例えば、ヒートパイプ47は直径5mmのものであり、5本のヒートパイプ47を昇降ステージ46に埋め込んでいる。また、各ヒートパイプ47は、昇降ステージ46を中間転写ベルト21の幅方向に貫通して該昇降ステージ46の外側に導出されており、昇降ステージ46の外側に導出された該各ヒートパイプ47の端部にヒートシンク(図示せず)が接続されている。
The elevating
このような第3実施形態では、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiは、加熱され溶融されてから、ステージ面23a1又はステージ面23a1に以前に転写された最上層のカラーの粉体像Eiに重ね合わされて密着した状態になり、この状態で、面状ヒーター24aによる加熱が停止される。このとき、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiの熱は、昇降ステージ23a→各ヒートパイプ47→ヒートシンクへと順次伝導されて直ちに放熱されるので、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを効率的に冷却して固化しステージ面23a1又はその最上層のカラーの粉体像Eiに速やかに接着することができる。この後、昇降ステージ23aが中間転写ベルト21から離間されて、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiが中間転写ベルト21から剥がされてステージ面23a1へと転写される。
In such a third embodiment, the color powder image Ei on the
また、昇降ステージ46に各ヒートパイプ47を埋め込んでいるので、昇降ステージ46を立体像Fのステージ及び該ステージの冷却部として兼用していることになり、昇降ステージ46を大型化させることなく、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを効果的に冷却することが可能である。
Further, since each
<実験例2>
次に、第2及び第3実施形態の積層造形装置1を用いて、中間転写ベルト21から昇降ステージ23aへのカラーの粉体像Eiの転写特性について実験した結果を図9に示す図表2を用いて説明する。
<Experimental example 2>
Next, Table 2 shown in FIG. 9 shows the results of experiments on the transfer characteristics of the color powder image Ei from the
この実験例2においては、実験パラメータとして、(D)ステージユニットの構成、(B)中間転写ベルトからステージ面23a1側へのカラーの粉体像Eiの転写が行われるときの転写温度Kr、(E)中間転写ベルト21からのカラーの粉体像Eiの剥離が行われるときの剥離温度Ks、(F)中間転写ベルト上のカラーの粉体像Eiの冷却時間Δtcを設定している。(D)ステージユニットの構成では、詳しくは、昇降ステージの材質を変更し、また第1実施形態のステージユニット23、第2実施形態のステージユニット23A、及び第3実施形態のステージユニット23Bのいずれかを選択的に設けている。各実施例2−1〜2−3では、第1実施形態のステージユニット23、第2実施形態のステージユニット23A、及び第3実施形態のステージユニット23Bをそれぞれ用い、各比較例4−1〜4−3では、昇降ステージとしてベークライト(登録商標)製の厚さ10mmの平板状のものを用いている。
In Experimental Example 2, as experimental parameters, (D) the configuration of the stage unit, (B) the transfer temperature Kr when the color powder image Ei is transferred from the intermediate transfer belt to the stage surface 23a1, E) A peeling temperature Ks when the color powder image Ei is peeled from the
そして、図表2に示す各実施例2−1〜2−3及び各比較例4−1〜4−3では、そのような実験パラメータの種々の組み合わせを実施して、中間転写ベルトから昇降ステージ23aのステージ面23a1側へのカラーの粉体像Eiの転写効率Qを測定して求めて評価している。
In each of Examples 2-1 to 2-3 and Comparative Examples 4-1 to 4-3 shown in FIG. 2, various combinations of such experimental parameters are performed, and the
ただし、実験例2においては、中間転写ベルト21の構成を変更せず、中間転写ベルト21として、ポリイミドフィルムからなる厚さ50μmの無端状ベルト基材21aと、シリコンゴムからなる厚さ300μmの弾性層21bと、PFAコートからなる厚さ10μmの離型層21cとを積層してなる3層構造のものを使用している。また、転写圧力Jrを6kPaに設定している。
However, in Experimental Example 2, the configuration of the
まず、比較例4−1について説明する。比較例4−1では、転写温度Krを帯電性粉体Eiの軟化点温度120℃よりも高い160℃に設定して、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを加熱して溶融させた状態で、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiをベークライト製の昇降ステージに密着させ、カラーの粉体像Eiを冷却することなく、昇降ステージを中間転写ベルト21から直ちに離間させ、カラーの粉体像Eiを中間転写ベルト21から剥がして昇降ステージに転写している。この場合は、転写効率Qが40%に留まることがわかった。この理由は、ベークライトの熱伝導率がアルミニウムの熱伝導率よりも小さくて、昇降ステージによるカラーの粉体像Eiの放熱効果が殆どなく、またカラーの粉体像Eiの冷却時間を0に設定したことから、中間転写ベルト21から剥がされるときのカラーの粉体像Eiの剥離温度Ksが140℃となり、この剥離温度Ks140℃が帯電性粉体Eの軟化点温度120℃よりも高いので、帯電性粉体Eの内部凝集力が低下して、帯電性粉体Eが層方向で分断され易くなるためと考えられる。
First, Comparative Example 4-1 will be described. In Comparative Example 4-1, the transfer temperature Kr is set to 160 ° C. higher than the
また、比較例4−2の結果から、転写温度Krを130℃に下げた場合でも、カラーの粉体像Eiを冷却することなく、カラーの粉体像Eiを中間転写ベルト21から剥がして昇降ステージに転写すると、転写効率Qが30%に留まることがわかった。この理由は、中間転写ベルト21から剥がされるときのカラーの粉体像Eiの剥離温度Ksが110℃となって、この剥離温度Ks110℃が帯電性粉体Eの軟化点温度120℃より低くても、転写温度Kr130℃の設定では、転写のときに帯電性粉体Eが十分に軟化又は溶融していないためと考えられる。
Further, from the result of Comparative Example 4-2, even when the transfer temperature Kr is lowered to 130 ° C., the color powder image Ei is peeled off from the
次に、比較例4−3について説明する。比較例2−3では、転写温度Krを160℃に設定して、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiを加熱した状態で、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiをベークライト製の昇降ステージに密着させ、面状ヒーター24aをオフにして、カラーの粉体像Eiを120秒の間放置して自然冷却させてから、カラーの粉体像Eiを中間転写ベルト21から剥がして昇降ステージに転写している。この場合は、転写効率Qが100%となる。この理由は、カラーの粉体像Eiを昇降ステージに密着させてからの冷却時間を長くしたことにより、中間転写ベルト21から剥がされるときのカラーの粉体像Eiの剥離温度Ksが帯電性粉体Eの軟化点温度120℃よりも十分に低い90℃まで冷却され、帯電性粉体Eの内部凝集力が高くなったためと考えられる。
Next, Comparative Example 4-3 will be described. In Comparative Example 2-3, the color powder image Ei on the
次に、実施例2−1〜2−3の実験結果について説明する。実施例2−1では、比較例2−3と比較して、昇降ステージの材質をベークライトからアルミニウムに変更した点が異なる。比較例2−3では100%の転写効率Qを得るために必要な冷却時間が120秒であったのに対し、実施例2−1では100%の転写効率Qを得るために必要な冷却時間が42秒に短縮されている。この理由は、昇降ステージが熱伝導性に優れるアルミニウムからなることから、粉体像の冷却性能が向上し、カラーの粉体像Eiの温度が帯電性粉体Eの軟化点温度120℃よりも低い温度に速やかに下降するためである。 Next, experimental results of Examples 2-1 to 2-3 will be described. Example 2-1 is different from Comparative Example 2-3 in that the material of the elevating stage is changed from bakelite to aluminum. In Comparative Example 2-3, the cooling time required to obtain 100% transfer efficiency Q was 120 seconds, whereas in Example 2-1, the cooling time required to obtain 100% transfer efficiency Q. Has been reduced to 42 seconds. This is because the elevating stage is made of aluminum having excellent thermal conductivity, so that the cooling performance of the powder image is improved, and the temperature of the color powder image Ei is higher than the softening point temperature of the chargeable powder E of 120 ° C. This is because the temperature falls quickly to a low temperature.
実施例2−2では、実施例2−1に対し、100%の転写効率Qを得るために必要な冷却時間を42秒から31秒に更に短縮している。この理由は、実施例2−2では、各送風パイプ41、42から中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiへと空気が吹きつけられて、カラーの粉体像Eiの冷却効率が更に向上し、カラーの粉体像Eiの温度が帯電性粉体Eの軟化点温度120℃よりも低い温度に更に速やかに下降するためである。
In Example 2-2, the cooling time required to obtain 100% transfer efficiency Q is further shortened from 42 seconds to 31 seconds compared to Example 2-1. The reason for this is that, in Example 2-2, air is blown from the
実施例2−3についても、実施例2−1対し、100%の転写効率Qを得るために必要な冷却時間を42秒から21秒に更に短縮している。この理由は、実施例2−3では、各ヒートパイプ47及びヒートシンクにより昇降ステージ46が効果的に冷却されることから、中間転写ベルト21上のカラーの粉体像Eiの冷却効率が更に向上して、カラーの粉体像Eiの温度が帯電性粉体Eの軟化点温度120℃よりも低い温度に直ちに下降するためである。
In Example 2-3, the cooling time required to obtain 100% transfer efficiency Q is further shortened from 42 seconds to 21 seconds compared to Example 2-1. This is because in Example 2-3, the elevating
尚、上記各実施形態では、カラーの積層造形装置を例示しているが、本発明はカラーの積層造形装置に限定される訳ではなく、モノクロの積層造形装置にも適用できることは言うまでもない。例えば、図1の積層造形装置1において、各像形成ユニット10Y、10M、10C、10W、10Tの代わりに、単一の像形成ユニットを設けて、単一の像形成ユニットにより粉体像を中間転写ベルト21に形成し、この粉体像を中間転写ベルト21から昇降ステージ23aに転写して、モノクロの立体像を形成してもよい。あるいは、図1の積層造形装置1において、各像形成ユニット10Y〜10Tに同一色の帯電性粉体Eを収容しておき、各像形成ユニット10Y〜10Tにより同一色のそれぞれの粉体像を形成して中間転写ベルト21に転写し、これらの粉体像を中間転写ベルト21から昇降ステージ23aに転写して、モノクロの立体像を形成しても構わない。
In each of the above-described embodiments, a color additive manufacturing apparatus is illustrated. However, the present invention is not limited to a additive additive manufacturing apparatus of color, and can be applied to a monochrome additive manufacturing apparatus. For example, in the
また、中間転写ベルト21として、3層構造のものを適用しているが、無端状ベルト基材21aと弾性層21bとを少なくとも含む2層構造、あるいは4層構造以上のものを適用しても構わない。
In addition, a three-layer structure is applied as the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood.
1 積層造形装置
10Y、10M、10C、10W、10T 像形成ユニット(像形成部)
11 感光体ドラム
12 帯電器
13 レーザービーム照射部
14 現像器
15 1次転写ローラ
16 クリーナー
17 除電部
20 転写ユニット
21 中間転写ベルト(像担持体)
21a 無端状ベルト基材(基層)
21b 弾性層
21c 離型層
22a 駆動ローラ
22b テンションローラ
23 ステージユニット
23a、46 昇降ステージ(ステージ)
23b ベース部
23c 圧力センサ
23d 温度センサ
23e 昇降駆動部(移動部)
24 ヒーターユニット
24a 面状ヒーター(加熱部)
24a1 基板
24a2 発熱層
24a3 絶縁層
24b 温度センサ(温度測定部)
24c ヒーターホルダー
25a、25b 冷却ファン
27 転写部
31 制御部
32 駆動モータ
33 位置センサ
41、42 送風パイプ(冷却部)
43 コンプレッサー
44、45 空気経路
47 ヒートパイプ(冷却部)
1
DESCRIPTION OF
21a Endless belt base material (base layer)
24
24a1 Substrate 24a2 Heating layer
43
Claims (15)
前記像担持体は、該像担持体における前記粉体像の形成領域に設けられた弾性層を含む複層構造を有することを特徴とする積層造形装置。 An image carrier, an image forming unit that forms a powder image formed by electrostatically adsorbing a chargeable powder to the image carrier, and a stage to which the powder image on the image carrier is transferred, Lamination for repeating formation of a powder image on the image carrier and transfer of the powder image from the image carrier to the stage to form a stereoscopic image by laminating a plurality of powder images on the stage A modeling device,
The layered modeling apparatus, wherein the image carrier has a multilayer structure including an elastic layer provided in the powder image formation region of the image carrier.
前記複層構造は、前記弾性層と前記弾性層が広がる方向の該弾性層の伸縮を抑制する基層とを含むことを特徴とする積層造形装置。 The additive manufacturing apparatus according to claim 1,
The multilayer structure includes the multilayer structure including the elastic layer and a base layer that suppresses expansion and contraction of the elastic layer in a direction in which the elastic layer spreads.
前記基層は、前記弾性層よりも弾性変形し難い材料からなることを特徴とする積層造形装置。 The additive manufacturing apparatus according to claim 2,
The layered manufacturing apparatus, wherein the base layer is made of a material that is less elastically deformed than the elastic layer.
前記複層構造は、前記粉体像に接触する離型層を含み、前記弾性層を前記基層と前記離型層との間に挟み込んだことを特徴とする積層造形装置。 The additive manufacturing apparatus according to claim 2 or 3,
The multilayer modeling apparatus, wherein the multilayer structure includes a release layer in contact with the powder image, and the elastic layer is sandwiched between the base layer and the release layer.
前記離型層は、フッ素樹脂の層であることを特徴とする積層造形装置。 The additive manufacturing apparatus according to claim 4,
The layered manufacturing apparatus, wherein the release layer is a layer of a fluororesin.
前記像担持体上の粉体像が前記ステージ又は該ステージに以前に転写された最上層の粉体像に圧接されて、前記像担持体から前記ステージへと該像担持体上の粉体像が転写されることを特徴とする積層造形装置。 The additive manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The powder image on the image carrier is pressed against the stage or the uppermost powder image previously transferred to the stage, and the powder image on the image carrier from the image carrier to the stage. The layered manufacturing apparatus is characterized in that the material is transferred.
前記像担持体上の加熱された粉体像が前記ステージ又は該ステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着した状態で前記像担持体上の粉体像を冷却する冷却部を備えたことを特徴とする積層造形装置。 An image carrier, an image forming unit for forming a powder image obtained by electrostatically adsorbing a chargeable powder to the image carrier, a heating unit for heating a powder image on the image carrier, and the image A stage on which the powder image on the carrier is transferred, formation of the powder image on the image carrier, heating of the powder image on the image carrier by the heating unit, and from the image carrier It is an additive manufacturing apparatus that repeats the transfer of the powder image to the stage and stacks a plurality of powder images on the stage to form a three-dimensional image,
Cooling for cooling the powder image on the image carrier while the heated powder image on the image carrier is in contact with or in close contact with the stage or the uppermost powder image previously transferred to the stage. An additive manufacturing apparatus characterized by comprising a section.
前記ステージは、前記冷却部を内蔵することを特徴とする積層造形装置。 The additive manufacturing apparatus according to claim 7,
The layered manufacturing apparatus, wherein the stage incorporates the cooling unit.
前記ステージは、良熱伝導体からなることを特徴とする積層造形装置。 The additive manufacturing apparatus according to claim 7 or 8,
The layered manufacturing apparatus, wherein the stage is made of a good heat conductor.
前記冷却部は、前記ステージの熱を該ステージの外側へと伝導する熱伝導体を有することを特徴とする積層造形装置。 The additive manufacturing apparatus according to any one of claims 7 to 9,
The additive manufacturing apparatus, wherein the cooling unit includes a heat conductor that conducts heat of the stage to the outside of the stage.
前記ステージを前記像担持体に対して接離する方向に移動させる移動部を備え、
前記移動部により前記ステージが前記像担持体に接近する方向に移動されて、前記像担持体上の加熱された粉体像が前記ステージ又は該ステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着した状態となり、前記像担持体上の粉体像が冷却された後に、前記移動部により前記ステージが前記像担持体から離間する方向に移動されることを特徴とする積層造形装置。 An image carrier, an image forming unit for forming a powder image obtained by electrostatically adsorbing a chargeable powder to the image carrier, a heating unit for heating a powder image on the image carrier, and the image A stage on which the powder image on the carrier is transferred, formation of the powder image on the image carrier, heating of the powder image on the image carrier by the heating unit, and from the image carrier It is an additive manufacturing apparatus that repeats the transfer of the powder image to the stage and stacks a plurality of powder images on the stage to form a three-dimensional image,
A moving unit that moves the stage in a direction in which the stage moves toward and away from the image carrier;
The stage is moved in the direction of approaching the image carrier by the moving unit, and the powder image heated on the image carrier is transferred to the stage or to the stage previously. The layered manufacturing apparatus, wherein the stage is moved in a direction away from the image carrier by the moving unit after the powder image on the image carrier is cooled and brought into contact with or in close contact with the image carrier. .
前記像担持体上の粉体像の温度又は前記温度の近似値を測定する温度測定部を備えたことを特徴とする積層造形装置。 The additive manufacturing apparatus according to claim 11,
An additive manufacturing apparatus comprising a temperature measuring unit that measures a temperature of a powder image on the image carrier or an approximate value of the temperature.
前記移動部を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記温度測定部により測定された前記像担持体上の粉体像の温度又は前記温度の近似値に基づき前記移動部を制御して、前記ステージを前記像担持体から離間する方向に移動させることを特徴とする積層造形装置。 The additive manufacturing apparatus according to claim 12,
A control unit for controlling the moving unit;
The control unit controls the moving unit based on a temperature of the powder image on the image carrier measured by the temperature measurement unit or an approximate value of the temperature to separate the stage from the image carrier. An additive manufacturing apparatus characterized by being moved in a direction.
前記像担持体上の粉体像を加熱する加熱ステップと、
ステージを前記像担持体に接近する方向に移動させて、前記像担持体上の加熱された粉体像を前記ステージ又は該ステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着させる接触ステップと、
前記ステージを前記像担持体から離間する方向に移動させて、前記像担持体上の粉体像を該像担持体から前記ステージへと転写させる転写ステップとを含み、
前記像形成ステップ、前記加熱ステップ、前記接触ステップ、及び前記転写ステップを含む一連の処理を繰り返すことで、複数の粉体像を前記ステージ上に積層して立体像を形成することを特徴とする積層造形方法。 An image forming step of forming a powder image formed by electrostatically adsorbing a chargeable powder on an image carrier having a multilayer structure including an elastic layer;
A heating step of heating a powder image on the image carrier;
The stage is moved in a direction approaching the image carrier, and the heated powder image on the image carrier is brought into contact with or in close contact with the stage or the uppermost powder image previously transferred to the stage. A contact step;
A transfer step of moving the stage in a direction away from the image carrier and transferring a powder image on the image carrier from the image carrier to the stage;
By repeating a series of processes including the image forming step, the heating step, the contact step, and the transfer step, a plurality of powder images are stacked on the stage to form a stereoscopic image. Additive manufacturing method.
前記像担持体上の粉体像を加熱する加熱ステップと、
ステージを前記像担持体に接近する方向に移動させて、前記像担持体上の加熱された粉体像を前記ステージ又は該ステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着させる接触ステップと、
前記像担持体上の粉体像が前記ステージ又は該ステージに以前に転写された最上層の粉体像に接触もしくは密着した状態で前記像担持体上の粉体像を冷却する冷却ステップと、
前記ステージを前記像担持体から離間する方向に移動させて、前記像担持体上の粉体像を該像担持体から前記ステージへと転写させる転写ステップとを含み、
前記像形成ステップ、前記加熱ステップ、前記接触ステップ、前記冷却ステップ、及び前記転写ステップを含む一連の処理を繰り返すことで、複数の粉体像を前記ステージ上に積層して立体像を形成することを特徴とする積層造形方法。 An image forming step of forming a powder image formed by electrostatically adsorbing the chargeable powder to the image carrier;
A heating step of heating a powder image on the image carrier;
The stage is moved in a direction approaching the image carrier, and the heated powder image on the image carrier is brought into contact with or in close contact with the stage or the uppermost powder image previously transferred to the stage. A contact step;
A cooling step for cooling the powder image on the image carrier in a state where the powder image on the image carrier is in contact with or in close contact with the powder image of the uppermost layer previously transferred to the stage or the stage;
A transfer step of moving the stage in a direction away from the image carrier and transferring a powder image on the image carrier from the image carrier to the stage;
By repeating a series of processes including the image forming step, the heating step, the contact step, the cooling step, and the transfer step, a plurality of powder images are stacked on the stage to form a three-dimensional image. An additive manufacturing method characterized by the above.
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JP (1) | JP2015150886A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019035625A1 (en) * | 2017-08-14 | 2019-02-21 | 한국생산기술연구원 | Electron beam emitting device of cathode structure having suppressor and three-dimensional laminating apparatus including same |
KR102085323B1 (en) * | 2017-07-04 | 2020-03-05 | 엑스와이지프린팅, 인크. | Three-dimensional printing method |
KR20210083654A (en) * | 2019-12-27 | 2021-07-07 | 한국광기술원 | stereo lithography 3D printer by using multi-resin coated film |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008307895A (en) * | 2007-05-14 | 2008-12-25 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Method and apparatus for manufacture of three-dimensionally shaped article |
US20130075033A1 (en) * | 2011-09-23 | 2013-03-28 | Stratasys, Inc. | Layer transfusion for additive manufacturing |
JP2014024329A (en) * | 2012-06-19 | 2014-02-06 | Canon Inc | Method and apparatus for manufacturing structure |
-
2014
- 2014-02-19 JP JP2014029855A patent/JP2015150886A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008307895A (en) * | 2007-05-14 | 2008-12-25 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Method and apparatus for manufacture of three-dimensionally shaped article |
US20130075033A1 (en) * | 2011-09-23 | 2013-03-28 | Stratasys, Inc. | Layer transfusion for additive manufacturing |
JP2014024329A (en) * | 2012-06-19 | 2014-02-06 | Canon Inc | Method and apparatus for manufacturing structure |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102085323B1 (en) * | 2017-07-04 | 2020-03-05 | 엑스와이지프린팅, 인크. | Three-dimensional printing method |
WO2019035625A1 (en) * | 2017-08-14 | 2019-02-21 | 한국생산기술연구원 | Electron beam emitting device of cathode structure having suppressor and three-dimensional laminating apparatus including same |
KR20210083654A (en) * | 2019-12-27 | 2021-07-07 | 한국광기술원 | stereo lithography 3D printer by using multi-resin coated film |
KR102288941B1 (en) * | 2019-12-27 | 2021-08-11 | 한국광기술원 | stereo lithography 3D printer by using multi-resin coated film |
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