JP2016107630A - 造形装置、製造方法、及びそれを用いて造形された造形物 - Google Patents

Abstract

【課題】 加圧された層が加圧部材から離れる際に、層に乱れが生じることを低減する。【解決手段】 造形材料を用いて立体物を造形する造形装置１０００であって、前記造形材料を用いて層を形成する層形成部１と、層形成部で形成した前記層を搬送する搬送体３０と、搬送体に支持されている前記層を加熱する加熱部４０と、加熱部で加熱されている前記層又は加熱部で加熱された前記層を加圧する加圧部４１と、加圧部で加圧された前記層を積層位置で積層する積層部３と、を有し、前記層と接する加圧部の温度が搬送体の温度よりも低くなるように構成されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、造形装置、製造方法、及びそれを用いて造形された造形物に関する。

近年、アディティブマニファクチャリング（ＡＭ）、３次元（３Ｄ）プリンタ、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）等で呼称される、造形技術が注目を集めている（本明細書ではこれらの技術を総称してＡＭ技術と呼ぶ。）。ＡＭ技術には、立体物の３次元形状データをスライスして複数のスライスデータを生成し、その各スライスデータを基に造形材料により各層を形成し、造形材料の層を順次積層し固着することで、立体造形物（造形物）を造形する技術がある。ＡＭ技術は、金型が不要であるという簡便性と、複雑形状を造形することができるという利便性と、を有している。

ＡＭ技術によって造形物を形成する造形装置として、先行技術１には、加熱及び加圧により、誘電体上の帯電性粉体をシート状にし、それを積層して造形物を取得する装置が開示されている。加熱、又は加熱と加圧により薄膜を形成すると、造形材料が溶融して互いに結合するため、密度の増加により強度を向上している。

特開平１０−２０７１９４号公報

このように、材料層を加熱及び加圧することによってシート状の層を形成し、シート状の層を積層して造形物を造形する場合、シート状の層が加圧部材から離れる際に、層に乱れが生じることがある。特許文献１には、ヒートロールを用いて層を加熱及び加圧して、シート状の層を形成する構成が記載されている。しかしながら、ヒートロールからシート状の層が離れる際に、層に乱れが生じる現象が発生するおそれがあることについては、記載されていない。

本発明は上記課題に鑑み、層の乱れを低減することを目的とする。

本発明の一側面としての造形装置は、造形材料を用いて立体物を造形する造形装置であって、前記造形材料を用いて層を形成する層形成部と、前記層形成部で形成した前記層を搬送する搬送体と、前記搬送体に支持されている前記層を加熱する加熱部と、前記加熱部で加熱されている前記層又は前記加熱部で加熱された前記層を加圧する加圧部と、前記加圧部で加圧された前記層を積層位置で積層する積層部と、を有し、前記層と接する前記加圧部の温度が前記搬送体の温度よりも低くなるように構成されていることを特徴とする。

本発明の一側面としての造形装置によれば、層の乱れを低減できる。

第１実施形態に係る造形装置の構成を説明するための模式図。 粒子像形成部及び現像装置の構成を説明するための模式図。 第１実施形態に係る薄膜化部の構成を説明するための模式図。 第１実施形態に係る造形装置の動作シーケンスを示すフローチャート。 第１実施形態に係る薄膜化部の動作シーケンスを示すフローチャート。 第２実施形態に係る薄膜化部の構成を説明するための模式図。 第３実施形態に係る薄膜化部の構成を説明するための模式図。 第１実施形態に係るＡＢＳ樹脂の粘弾性の温度特性のグラフ。

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

＜第１実施形態＞
［造形装置の全体構成］
図１を参照して、第１実施形態に係る造形装置１０００（以下、「装置１０００」と呼ぶ）の全体構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る装置１０００の全体構成を模式的に示す図である。

装置１０００は、粒子材料を２次元に配置した層を加熱及び加圧してシート化された層を形成し、シート化された層を積層することにより立体造形物（造形物）を生成する方式のＡＭ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）システムである。このような装置１０００は、３Ｄプリンタ、ＲＰ（Ｒａｐｉｄ Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ）システムなどとも呼ばれる。なお、説明の簡単のために、以下の説明では、粒子材料を２次元に配置した層を「粒子レイヤー」、加熱及び加圧によりシート化された層を「薄膜」と呼ぶ。

図１に示すように、装置１０００は、層形成部１、主制御部２、積層部３、薄膜化部４、および搬送体（中間担持体）１４、３０を有する。主制御部２は、生成したい立体物（造形対象物）の３次元形状データから複数層のスライスデータ（断面データ）を生成する処理、及び装置１０００の各部の制御などを担う。層形成部１は、電子写真プロセスを利用して粒子材料からなる粒子レイヤーを形成する。薄膜化部４は、粒子レイヤーを加熱及び加圧してシート状の薄膜を形成する。そして、積層部３は、薄膜化部４で形成された複数の薄膜を順に積層し固着することによって、造形物を造形する。

本実施形態では、加熱及び加圧によって薄膜を形成する場合、加熱部材４０によって加熱された粒子レイヤーを搬送する中間担持体３０及び加熱部材４０等の熱により、加圧部材４１の温度が上昇することがある。そのため、加圧部材４１に薄膜が付着して、加圧部材４１と薄膜とが離れる際に薄膜に乱れが生じる恐れがある。本実施形態では、薄膜と接触する加圧部材４１の温度が、薄膜を保持している中間担持体３０の温度よりも低くなるように構成する。このような構成にすることにより、温度が高くなって熱可塑性の造形材料が柔らかくなるため、薄膜が加圧部材４１に付着しやすくなる事を低減することができる。

層形成部１、主制御部２、積層部３、薄膜化部４は、互いに異なる筐体を有していてもよいし、１つの筐体の中に収められていてもよい。層形成部１、主制御部２、積層部３、薄膜化部４の各構成を別筐体にする構成は、装置構成の自由度及び利便性を向上できるという利点がある。具体的には、造形装置の用途、要求性能、使用したい材料、設置スペース、故障などに応じて、各構成の組み合わせや交換などを容易に行うことができるため、装置構成の自由度及び利便性を向上できる。一方、全ての構成を１つの筐体内に収める構成は、装置全体の小型化、コストダウンなどの利点がある。なお、図１に示した装置１０００の構成はあくまでも一例であり、他の構成を採用しても構わない。

中間担持体は、層形成部１の第１及び第２の粒子像形成部１０、１１から粒子像が転写され、それにより形成された粒子レイヤーを薄膜化部４に搬送し、さらに薄膜化部４で形成された薄膜を積層位置に搬送する。本実施形態の中間担持体は、層形成部１の第１の中間担持体１４と薄膜化部４の第２の中間担持体３０とを有する。

［主制御部］
主制御部２の構成を説明する。図１に示すように、主制御部２は、その機能として、入力部２０、取得部２１、層形成制御部２２、薄膜化制御部２３、及び積層制御部２４を有する。

入力部２０は、外部装置（例えばパソコンなど）から造形対象物の３次元形状データを受け付ける機能である。３次元形状データとして、３次元ＣＡＤ、３次元モデラー、３次元スキャナなどで作成・出力されたデータを用いることができる。そのファイル形式は問わないが、例えば、ＳＴＬ（ＳｔｅｒｅｏＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）ファイル形式を好ましく用いることができる。

取得部２１は、３次元形状データで表現された造形対象物を所定のピッチでスライスして各層の断面形状を計算し、その断面形状を基に層形成部１で像形成に用いる画像データ（スライスデータと呼ぶ）を生成する機能である。さらに、取得部２１は、３次元形状データ又は上下層のスライスデータを解析して、オーバーハング部（宙に浮く部分）の有無を判断し、必要に応じてスライスデータにサポート材料用の像を追加する。

詳しくは後述するが、本実施形態の層形成部１は、複数種類の材料を用いた像形成が可能である。そのため、スライスデータとしてはそれぞれの材料の像に対応するデータが生成される。このとき、異なる材料の像同士が重なりを持たないように、各々のスライスデータにおける像の位置及び形状を調整することが好ましい。なぜならば、像同士が重なると粒子レイヤーの厚みにばらつきが生じ、立体造形物の寸法精度の低下を招くからである。スライスデータのファイル形式としては、例えば、多値の画像データ（各値が材料の種類を表す）やマルチプレーンの画像データ（各プレーンが材料の種類に対応する）を用いることができる。

層形成制御部２２は、取得部２１で生成されたスライスデータを基に、層形成部１における層形成プロセスを制御する。薄膜化制御部２３は、薄膜化部４の加圧部材４１による加圧のタイミング、加圧時の圧力、加圧時間、加熱部材４０の温度、冷却機構（冷却部材）４２の動作などを制御して、薄膜化プロセスを制御する。積層制御部２４は、積層部３における積層プロセスを制御する。層形成制御部２２、薄膜化制御部２３、積層制御部２４のそれぞれによる具体的な制御内容については後述する。

また、図示しないが、主制御部２は、操作部、表示部、記憶部を備える。操作部は、ユーザからの指示を受け付ける。操作部は、ユーザによって、例えば、電源のオン／オフ、装置１０００の各種設定、動作指示などの入力ができる。表示部は、ユーザへの情報提示を行う機能を有し、例えば、各種設定画面、エラーメッセージ、動作状況などの表示を行う。記憶部は、３次元形状データ、スライスデータ、各種設定値などを記憶する。

主制御部２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ、補助記憶装置（ハードディスク、フラッシュメモリなど）、入力デバイス、表示デバイス、各種Ｉ／Ｆを具備したコンピュータにより構成することができる。上述の入力部２０、取得部２１、層形成制御部２２、薄膜化制御部２３及び積層制御部２４は、補助記憶装置などに格納されたプログラムをＣＰＵが読み込んで実行し、必要なデバイスを制御することで上述の機能を実現する。ただし、上述した機能のうちの一部又は全部をＡＳＩＣやＦＰＧＡなどの回路で構成したり、あるいは、クラウドコンピューティング又はグリッドコンピューティングなどの技術を利用して他のコンピュータに実行させてもよい。

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

図１に示すように、層形成部１は、第１の粒子像形成部１０、第２の粒子像形成部１１、ベルトクリーニング装置１２、画像検知センサ１３、及び第１の中間担持体１４を備えている。第１の粒子像形成部１０は、第１の粒子材料（造形材料）１０６を用いて粒子像を形成するための粒子像形成手段である。第１の粒子像形成部１０は、感光体（像担持体）１００、感光体１００を帯電する帯電装置１０１、帯電した感光体１００に露光を行う露光装置１０２、感光体１００に形成された静電潜像を第１の粒子材料で現像し、粒子像を形成する現像装置１０３を有する。

また、第１の粒子像形成部１０は、現像装置１０３によって形成された粒子像を中間担持体１４に転写する転写装置１０４、及び、前記粒子像を転写後に感光体１００をクリーニングするクリーニング装置１０５を有する。第２の粒子像形成部１１は、第２の粒子材料１１６を用いて粒子像を形成するための粒子像形成手段である。第２の粒子像形成部１１は、第１の粒子像形成部１０と同様の機能を有する像担持体１１０、帯電装置１１１、露光装置１１２、現像装置１１３、転写装置１１４、及びクリーニング装置１１５を有する。

本実施形態では、第１の粒子材料１０６として、熱可塑性の樹脂などを含む構造材料を用い、第２の粒子材料１１６として、熱可塑性及び水溶性を有するサポート材料を用いる。ここで、構造材料とは、造形対象物を構成する材料のことである。サポート材料は、ＡＭ技術による造形物作製においては、構造材料の薄膜を積層していく際に、上に重ねる薄膜の一部が宙に浮いた状態とならないように、構造材料を支えるためのサポート部分を形成する材料である。サポート部分は、粒子レイヤーを形成する際に、構造材料部分に付加する形で同時に形成していく。このサポート部分は積層工程終了後に除去される。構造材料とサポート材料とをまとめて造形材料とよぶ。なお、オーバーハング部がなくサポート部分が必要無い断面の場合には、第２の粒子像形成部１１での像形成は行わない。その場合、構造材料の粒子像のみで粒子レイヤーが形成されることとなる。

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

第１の粒子像形成部１０及び第２の粒子像形成部１１は、第１の中間担持体１４の表面に沿って配置されている。なお、図１では、造形材料の第１の粒子像形成部１０を搬送方向の上流側に配置したが、粒子像形成部の配置順は任意である。また、粒子像形成部の数は２つより多くてもよく、用いる造形材料の種類に応じて適宜増やすことができる。例えば、４つの粒子像形成部を配置する場合は、４種類の構造材料で像形成を行うか、３種類の構造材料とサポート材料とで像形成を行う構成を採ることができる。材質、色、固さ、物性などの異なる複数種類の材料を組み合わせることで、生成する造形物のバリエーションが豊富になる。このような拡張性に優れる点が、電子写真プロセスを利用した造形装置の利点の一つである。

以下、層形成部１の各部の構成について詳しく説明する。

（像担持体）
図２（ａ）は、第１の粒子像形成部１０の構成を示す図であり、図２（ｂ）は、現像装置１０３の詳細構成を示す図である。なお、ここでは第１の粒子像形成部１０の構成について説明するが、第２の粒子像形成部１１も、構造材料が異なるのみで第１の粒子像形成部１０と同様の構成である。

像担持体１００は、静電潜像を担持するための部材である。ここでは、アルミニウムなどの金属製シリンダーの外周面に光導電性を有する感光体層が形成された感光体ドラムが用いられる。感光体としては、有機感光体（ＯＰＣ）、アモルファスシリコン感光体、セレン感光体などを用いることができ、装置１０００の用途や要求性能に応じて感光体の種類を適宜選択すればよい。像担持体１００は、枠体（不図示）に回転自在に支持されており、像形成時にはモーター（不図示）によって図中の時計周りに一定速度で回転する。

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

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

（現像装置）
現像装置１０３は、現像剤としての造形材料の粒子を像担持体１００に供給することで、静電潜像を可視化する（像形成する）現像手段である。なお、本明細書では、現像剤によって可視化された像を粒子像と称す。図２（ｂ）に現像装置１０３の詳細構成を示す。現像装置１０３は、現像剤を収容する容器１０３０と、容器１０３０の内部に設けられる供給ローラ１０３１と、現像剤を担持し像担持体１００へ供給する現像ローラ１０３２と、現像剤の厚みを規制する規制部材１０３３とを有する。

供給ローラ１０３１及び現像ローラ１０３２は容器１０３０に回転自在に支持されており、像形成時にモーター（不図示）によって図中の反時計周りに一定速度で回転する。供給ローラ１０３１によって撹拌し帯電された現像剤粒子が現像ローラ１０３２に供給され、規制部材１０３３によって１粒子分の厚みとなるように層厚が規制された後、現像ローラ１０３２と像担持体１００との対向部において静電潜像の現像が行われる。現像方式としては、露光により電荷を除去した部分に現像剤を付着させる反転現像方式と、露光されなかった部分に現像剤を付着させる正規現像方式とがあるが、いずれの方式を用いてもよい。

現像装置１０３は、いわゆる現像カートリッジの構造をとり、層形成部１に対し取り外し自在に設けられているとよい。ユーザによるカートリッジの交換により、現像剤（構造材料又はサポート材料）の補充・変更が容易にできるからである。あるいは、像担持体１００、現像装置１０３、クリーニング装置１０５などを一体のカートリッジとし（いわゆるプロセスカートリッジ方式）、ユーザによる像担持体自体の交換を可能にしてもよい。

（転写装置）
転写装置１０４は、像担持体１００の周面に形成された粒子像を第１の中間担持体１４の表面上へと転写させる転写手段である。転写装置１０４は、第１の中間担持体１４を挟んで像担持体１００の反対側に配置されており、像担持体１００上の粒子像と逆極性の電圧を印加することで、静電的に粒子像を第１の中間担持体１４側へと転写させる。像担持体１００から第１の中間担持体１４への転写を１次転写とも称す。なお、本実施形態ではコロナ放電を利用した転写方式を用いるが、ローラ転写方式や、静電転写方式以外の転写方式を用いても構わない。

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

（第１の中間担持体）
第１の中間担持体１４は、各粒子像形成部１０、１１で形成された粒子像が転写される部材である。上流側の第１の粒子像形成部１０から造形材料の粒子像が転写された後、それと位置を合せて、下流側の第２の粒子像形成部１１からサポート材料の粒子像が転写されることで、第１の中間担持体１４の表面上に１枚の粒子レイヤーが形成される。

このとき、第１の中間担持体１４上で粒子像同士が重なりをもつと粒子レイヤーの厚みにばらつきが生じることが考えられる。１つの造形物を作るのに数百から数万枚の粒子レイヤーを積層するため、ばらつきの累積が最終製品の寸法精度に影響を与えることが考えられる。したがって本実施形態では、粒子像同士が互いに重ならないように、各材料のスライスデータを生成する際に各造形材料の粒子像の位置及び大きさを調整して粒子レイヤーの厚さのばらつきを低減する。

第１の中間担持体（第１の搬送体）１４は、樹脂、ポリイミドなどの材料を用いて形成された無端ベルトを用いる搬送ベルトであり、図１に示すように、複数のローラ１４０、１４１に張架されている。なお、ローラ１４０、１４１の他にテンションローラを設け、第１の中間担持体１４のテンションを調整できるようにしてもよい。ローラ１４０、１４１のうち少なくとも一方は駆動ローラであり、像形成時にはモーター（不図示）の駆動力によって第１の中間担持体１４を図中反時計周りに回転させる。また、ローラ１４０は、積層部３の２次転写ローラ３１との間で２次転写部を構成する転写ローラである。

（ベルトクリーニング装置）
ベルトクリーニング装置１２は、第１の中間担持体１４の表面に付着した材料をクリーニングする手段である。本実施形態では、第１の中間担持体１４に対しカウンター方向に当接させたクリーニングブレードによって材料を掻き落とすブレード方式のクリーニング装置を採用するが、ブラシ方式や静電吸着方式のクリーニング装置を用いてもよい。

（画像検知センサ）
第１の画像検知センサ１３は、第１の中間担持体１４の表面に担持された粒子レイヤーを読み取る検知手段である。画像検知センサ１３の検知結果は、粒子レイヤーの位置合わせ、後段の積層部３とのタイミング制御、粒子レイヤーの異常検知（所望の像でない、像が無い、厚みのばらつきが大きい、像の位置ずれが大きい等）等に利用される。

［積層部］
次に、積層部３の構成を説明する。積層部３は、層形成部１で形成された粒子レイヤーを第１の中間担持体１４から受け取り、これを順に積層し固着することによって、立体造形物を造形する。図１に示すように、積層部３は、第２の中間担持体３０、２次転写ローラ３１、第２の画像検知センサ３２、ヒータ３３、ステージ３４を備えている。以下、積層部３の各部の構成について詳しく説明する。

（第２の中間担持体）
第２の中間担持体（第２の搬送体）３０は、金属やポリイミドなどの耐熱性を有する材料を用いて形成された無端ベルトを用いる搬送ベルトである。第２の中間担持体３０は、層形成部１で形成された粒子レイヤーを第１の中間担持体１４から受け取り、その粒子レイヤーを薄膜化部４に搬送する。薄膜化部４は、搬送された粒子レイヤーを加熱及び加圧してシート状の薄膜を形成する。その後、第２の中間担持体３０は、薄膜化部４によって形成された薄膜を積層位置まで担持搬送する。積層位置とは、薄膜の積層（生成中の立体造形物への積み上げ）が行われる位置であり、図１の構成では、第２の中間担持体３０がヒータ３３とステージ３４とで挟まれる部分が積層位置に該当する。

第２の中間担持体３０は、図１に示すように、２次転写ローラ３１、及び、複数のローラ３０１、３０２、３０３、３０４に張架されている。ローラ３１、３０１、３０２のうち少なくともいずれかが駆動ローラであり、モーター（不図示）の駆動力によって第２の中間担持体３０を図中時計周りに回転させる。ローラ３０３、３０４は、第２の中間担持体３０のテンションの調整と、積層位置を通過する第２の中間担持体３０、つまり積層時の薄膜を平らに保つ役割を担うローラ対である。

（２次転写ローラ）
２次転写ローラ３１は、第１の中間担持体１４から第２の中間担持体３０へと、粒子レイヤーを転写させるための転写手段である。２次転写ローラ３１は、層形成部１のローラ１４０との間で第１の中間担持体１４及び第２の中間担持体３０を挟み込むことで、両者のベルト間に２次転写ニップを形成する。そして、電源（不図示）により２次転写ローラ３１に粒子レイヤーとは逆極性のバイアスを印加することで、粒子レイヤーを第２の中間担持体３０側へと転写させる。

（画像検知センサ）
第２の画像検知センサ３２は、薄膜化部４で形成された薄膜を読み取る検知手段である。第２の画像検知センサ３２は、第２の中間担持体３０の表面に担持された薄膜を読み取る。第２の画像検知センサ３２の検知結果は、薄膜の位置合わせ、及び積層位置への薄膜の搬送タイミング制御などに利用される。

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

（ステージ）
ステージ３４は、立体造形物が積層される平面台である。ステージ３４は、アクチュエータ（不図示）によって、積層位置における第２の中間担持体３０による薄膜の搬送方向（第２の中間担持体３０のベルト面）、及び搬送方向のベルト面に垂直な方向（上下方向）に移動する。ステージ３４は、第２の中間担持体３０によって積層位置まで搬送されてきた薄膜をヒータ３３との間で挟み込み、加熱及び加圧（必要に応じて放熱ないし冷却）を行うことで、第２の中間担持体３０側からステージ３４側へと薄膜を転写させる。１層目の薄膜はステージ３４の上に直接転写され、２層目以降の薄膜はステージ３４上の中間造形物（薄膜）の上に積み上げられていく。

その際、ステージ３４が第２の中間担持体３０の移動速度と同じ速度で搬送方向に移動することにより、加圧時間を長くすることができ、より確実に中間造形物と積層する薄膜とを結合できる。これに限らず、ステージ３４は、搬送方向に移動できず、上下方向にのみ移動する構成でもよい。このように本実施形態では、ヒータ３３とステージ３４とによって、薄膜を積層する積層手段が構成される。

［薄膜化部］
さらに、薄膜化部４の構成を説明する。薄膜化部４は、第２の中間担持体３０によって担持搬送されている粒子レイヤーが積層位置に到達する前に、粒子レイヤーを加熱及び加圧することによりシート状の薄膜を形成する。加熱及び加圧により薄膜を形成すると、造形材料が溶融して互いに結合するため、密度の増加により強度が向上する。また、薄膜は、粒子レイヤーよりも表面粗さが低減されているため、積層及びその後の接合を容易且つ強固にすることができる。そのため、造形物の強度を向上することができる。また、薄膜を形成することにより厚さを一定に近づけることができるため、より精度の高い積層を行うことができる。

図１に示すように、薄膜化部４は、加熱部材４０、加圧部材４１、冷却機構４２、第１の温度測定部４３、及び第２の温度測定部４４、を有する。以下、薄膜化部４の各部の構成について、図３（ａ）、図３（ｂ）を参照して詳細に説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）は、薄膜化部４の構成を説明する模式図である。

（加熱部材）
加熱部材４０は、第２の中間担持体３０に担持されている粒子レイヤーを加熱して、粒子レイヤーを形成している造形材料を軟化させる。加熱部材４０は、図３（ａ）に示すようなシーズヒータ等で第２の中間担持体３０の裏面（粒子レイヤーを担持していない面）から加熱する構成にできる。しかし、これに限らず、図３（ｂ）に示すようにハロゲンヒータ等を用いて粒子レイヤーを保持している側から粒子レイヤーに接触しない状態で加熱する等、既知の加熱手段を利用できる。

（加圧部材）
加圧部材４１は、加熱部材４０よりも、粒子レイヤーの搬送方向の下流側に配置されており、加熱部材４０による加熱後に粒子レイヤーを加圧する。このような構成にすることにより、粒子レイヤーを十分に加熱してから加圧を行うことができる。また、加熱部材４０と加圧部材４１とが第２の中間担持体３０を介して接触しないため、加圧部材４１の冷却が容易になる。加圧部材４１の表面は耐熱性と高離型性を有する材料であることが好ましく、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂を用いることができる。

加圧部材４１によって加圧される圧力は、０．３ｋｇｆ／ｃｍ^２〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ^２とすることが好ましく、より好ましくは０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２〜３．０ｋｇｆ／ｃｍ^２である。加圧部材４１によって粒子レイヤーにかかる圧力が０．３ｋｇｆ／ｃｍ^２未満であると造形材料の粒子を十分に潰すことができず、均一な薄膜を形成することができない。一方、加圧部材４１による圧力が５．０ｋｇｆ／ｃｍ^２を超えると造形材料の粒子が潰れすぎてしまい、粒子レイヤーの形状が崩れ、積層造形物の精度が悪化してしまう。また、加圧部材４１による加圧時間は１０秒以下であることが好ましい。加圧時間が１０秒を超えてしまうと加圧部材４１と第２の中間担持体３０の温度差が小さくなってしまい、薄膜に乱れが生じる恐れがあるためである。

図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、加圧部材４１は、第２の中間担持体３０を挟むように配置されている２つの加圧ローラ４１０、４１１を有する。加圧ローラ４１０、４１１のそれぞれは、第２の中間担持体３０による粒子レイヤーの搬送速度と同じ速度で、且つ、第２の中間担持体３０と接触する部分において搬送方向と同じ方向に回転する。加圧ローラ４１０、４１１の幅（搬送方向と直交する方向における長さ）は、粒子レイヤーの幅より大きく、粒子レイヤーが加圧ローラ４１０と加圧ローラ４１１との間を通過する際に加圧される。加圧ローラ４１０、４１１を用いると、加圧ローラ４１０と薄膜との接触面積が小さいため、薄膜が加圧ローラ４１０から離れる際に薄膜の乱れを低減できる。

（冷却機構）
冷却機構４２は、加圧部材４１を空冷、水冷などの方式で冷却する機構である。冷却機構４２は、粒子レイヤーと接触する加圧ローラ４１０の内部を貫通する貫通部材と循環装置とを有する。循環装置はファンもしくはポンプ（不図示）を有し、貫通部材の中に空気又は水、冷媒等を流すことにより、加圧ローラ４１０を冷却する。

（第１の温度測定部）
第１の温度測定部４３は、第２の中間担持体３０の表面の温度を測定する温度センサである。具体的には、熱電対等を用いる接触式の温度センサ、又は非接触で温度を測定する放射温度センサ等、既知の温度センサを用いる。第２の中間担持体３０に影響を与えないために非接触の温度センサを用いて、第２の中間担持体３０の粒子レイヤーを担持している面の表面の温度を測定することが好ましい。本実施形態では、第１の温度測定部４３は、第２の中間担持体３０の回転方向において、加圧ローラ４１０、４１１の上流側に配置されている。これによって、加熱後、加圧前の第２の中間担持体の温度を測定することができる。

（第２の温度測定部）
第２の温度測定部４４は、加圧部材４１の表面の温度を測定する温度センサである。本実施形態では、第２の中間担持体３０の粒子レイヤーが配置されている面側の加圧ローラ４１０の表面の温度を測定する。具体的には、熱電対等を用いる接触式の温度センサ、又は非接触で温度を測定する放射温度センサ等、既知の温度センサを用いる。本実施形態では、第２の温度測定部４４は、第２の中間担持体の回転方向において、加圧ローラ４１０、４１１の上流側に配置されている、これによって、加熱後、加圧前の加圧部材４１の温度を測定することができる。

薄膜化部４の構成の別の形態について、図３（ｃ）、図３（ｄ）を参照して説明する。図３（ｃ）、図３（ｄ）は、薄膜化部４の構成を説明する図である。図３（ｃ）、図３（ｄ）では、加圧部材４１は、第２の中間担持体３０を挟んで対向して配置されている２つの板状部材４１２、４１３を有する。板状部材４１２、４１３は、第２の中間担持体３０側の面が平面である。粒子レイヤーと接触する板状部材４１２を上下方向に移動する機構（不図示）を設け、板状部材４１２、４１３で第２の中間担持体３０及び粒子レイヤーを押圧して均等に圧力をかける。冷却機構４２は、図３（ｃ）に示すように、薄膜と接触する板上部材４１２の内部を貫通する貫通部材の中に空気又は水、冷媒等を送って冷却する。あるいは、図３（ｄ）に示すように、冷却機構４２を設けず、板状部材４１２を加圧部材４１の温度が上昇する原因である第２の中間担持体３０から離間して放熱によって冷却する構成でもよい。

［造形装置１０００の動作］
次に、上記構成を有する装置１０００を用いて造形物を造形する造形方法（製造方法）について説明する。ここでは既に主制御部２によるスライスデータの生成処理は完了しているものとして、各層の粒子レイヤーを形成する層形成プロセスと、粒子レイヤーを加熱及び加圧して薄膜を形成する薄膜化プロセスと、薄膜を積層する積層プロセスと、を順に説明する。図４は、装置１０００の動作シーケンスを示すフローチャートである。

（層形成プロセス）
まず、主制御部２は、第１の粒子像形成部１０と第２の粒子像形成部１１それぞれの像担持体１００と第１の中間担持体１４と第２の中間担持体３０とが同じ外周速度（プロセス速度）で同期して回転するよう、モーター等の駆動源（不図示）を制御する。回転速度が安定したら、最上流の第１の粒子像形成部１０の像形成を開始する（Ｓ４０１）。

すなわち、主制御部２は、帯電装置１０１を制御し、像担持体１００の表面全域を所定の極性でかつ所定の帯電電位で均一に帯電させる。続いて主制御部２は、形成する像に応じた情報によって、帯電した像担持体１００の表面を露光装置１０２によって露光する。ここでは、露光によって電荷を除去することにより、露光部と非露光部との間に電位差を形成する。この電位差による像が静電潜像である。一方、主制御部２は、現像装置１０３を駆動して、像担持体１００上の潜像に造形材料の粒子を付着させ、造形材料の粒子像を形成する。この粒子像は、転写装置１０４によって第１の中間担持体１４上へ１次転写される。

また、主制御部２は、第１の粒子像形成部１０での像形成開始から所定の時間差で下流側の第２の粒子像形成部１１の像形成を開始する（Ｓ４０２）。第２の粒子像形成部１１における像形成も第１の粒子像形成部１０における像形成と同様の手順で行われる。ここで、像形成開始の時間差は、上流側の第１の粒子像形成部１０における１次転写ニップから下流側の第２の粒子像形成部１１における１次転写ニップまでの距離をプロセス速度で割った値に設定される。そして、第１の粒子像形成部１０及び第２の粒子像形成部１１のそれぞれで形成された２つの粒子像が第１の中間担持体１４上で位置合わせして配置され、構造材料の粒子像とサポート材料の粒子像とによって、１層分の粒子レイヤーが形成される（Ｓ４０３）。なお、オーバーハング部がなくサポート部分が必要無い断面の場合には、第２の粒子像形成部１１の像形成は行われず、構造材料の粒子像のみで粒子レイヤーが形成される。

その後、検知センサ１３によって第１の中間担持体１４上の粒子レイヤーを読み取り、その結果が主制御部２に入力される（Ｓ４０４）。主制御部２は、検知センサ１３から入力された画像情報を解析することで、粒子レイヤーの異常を検知する。例えば、粒子レイヤーの像が所望の像でない場合、粒子レイヤーが見つからない場合、粒子レイヤーの厚みのばらつきが大きい場合、粒子レイヤーの像の位置ずれが大きく後段の調整ではリカバリが困難な場合、などには異常と判定する（Ｓ４０５；ＹＥＳ）。

粒子レイヤーに異常が無い場合（Ｓ４０５；ＮＯ）、粒子レイヤーは第１の中間担持体１４によって積層部３へと搬送される。上述のように粒子レイヤーの形成動作が行われている間、第２の中間担持体３０は第１の中間担持体１４に接触した状態で、同じ外周速度（プロセス速度）で同期回転している。そして、第１の中間担持体１４に担持された粒子レイヤーの前端が２次転写ニップに到達するタイミングに合わせて、主制御部２が２次転写ローラ３１に所定の転写バイアスを印加し、粒子レイヤーを第２の中間担持体３０へ転写させる（Ｓ４０６）。

ステップＳ４０５で、主制御部２が粒子レイヤーに異常があると判定した場合（Ｓ４０５；ＹＥＳ）、主制御部２は、粒子レイヤーが第２の中間担持体３０に転写されないように制御する。その後、異常があると判定された粒子レイヤーは、ベルトクリーニング装置１２によって回収される（Ｓ４１５）。その後、再び同じ層の層形成プロセスの実行が開始される（Ｓ４０１〜）。

（薄膜化プロセス）
上記のように粒子レイヤーの形成動作が行われている間、第２の中間担持体３０は第１の中間担持体１４に接触した状態で、同じ外周速度（プロセス速度）で同期回転している。第２の中間担持体３０は、プロセス速度のまま回転を続け、粒子レイヤーを図１の矢印方向に搬送する。粒子レイヤーが薄膜化部４まで搬送されると、主制御部２は、加熱部材４０及び加圧部材４１によって粒子レイヤーを加熱及び加圧して、薄膜を形成する（Ｓ４０７）。ステップＳ４０７の薄膜化プロセスについて、図５を参照して詳細に説明する。

まず、粒子レイヤーが薄膜化部４に到達する前に、第１及び第２の温度測定部４３、４４のそれぞれが温度測定を行う（Ｓ５０１）。主制御部２は、第１及び第２の温度測定部４３、４４のそれぞれの測定結果を取得し、加圧部材４１の温度が第２の中間担持体３０の温度より低いか判定する（Ｓ５０２）。加圧部材４１の温度の方が第２の中間担持体３０温度よりも低いと判定されたら（Ｓ５０２；ＹＥＳ）、主制御部２は、第２の中間担持体３０により粒子レイヤーを薄膜化部４に搬送して、加熱及び加圧を行い、薄膜を形成する（Ｓ５０３）。

まず、主制御部２は、粒子レイヤーを加熱するために、第１の温度測定部４３からの温度情報に基づいて、加熱部材４０の温度を制御して、第２の中間担持体３０が所定の温度範囲になるように制御する。加熱部材４０によって加熱される第２の中間担持体３０の目標温度は、粒子レイヤーの形成に用いられる構造材料及びサポート材料の特性に応じて設定される。例えば、造形材料が熱可塑性の樹脂であった場合、目標温度は、粒子レイヤーの形成に用いられる各造形材料のガラス転移点（Ｔｇ）のうち最も高い温度以上に設定される。一方、造形材料が熱可塑性エラストマーであった場合は、目標温度は粒子レイヤーの形成に用いられる各造形材料の軟化点のうち最も高い温度以上に設定される。粒子レイヤーの加熱においては、必要であれば第２の中間担持体３０による搬送を停止して、粒子レイヤーを十分に軟化させる。

加熱によって軟化した粒子レイヤーは、加圧部材４１により加圧される。このとき、主制御部２は、加圧部材４１が加圧ローラ４１０、４１１である場合は、加圧ローラ４１０、４１１が第２の中間担持体３０との接触領域において、第２の中間担持体３０と同じ方向に、同じプロセス速度で回転するように制御する。加圧部材４１が板状部材４１２、４１３である場合は、主制御部２は、粒子レイヤーが板状部材４１２、４１３によって加圧される領域内に配置されたら粒子レイヤーの搬送を停止し、板状部材４１２で押圧して、粒子レイヤーを所定の時間加圧する。加圧部材４１が粒子レイヤーにかける圧力及び加圧時間は、第２の中間担持体３０の搬送速度や造形物の生成にかける時間、装置構成等に応じて設定される。

第１及び第２の温度測定部４３、４４のそれぞれからの温度情報に基づいて、加圧部材４１の温度が第２の中間担持体３０の温度より高いと判定されたら（Ｓ５０２；ＮＯ）、主制御部２は、冷却機構４２によって加圧部材４１を冷却する（Ｓ５０５）。その後、主制御部２は、第１及び第２の温度測定部位４３、４４によって再び温度測定を行い（Ｓ５０１）、第２の中間担持体３０より加圧部材４１の方が温度が低いと判定されたら（Ｓ５０２；ＹＥＳ）薄膜化プロセスを実行する（Ｓ５０３）。なお、加熱部材４０の加熱温度を上げて加圧部材４１と第２の中間担持体３０との温度差を制御する構成であってもよい。ただし、加熱部材４０の加熱温度には上限があるため、加圧部材４１を冷却して温度制御することが好ましい。

このように、主制御部２が、加圧部材４１の温度を第２の中間担持体３０の温度より低くなるように制御した状態で加圧を行うことにより、加圧部材４１と薄膜とが離れる際に、加圧部材４１に薄膜の一部が付着することによる薄膜の乱れを低減できる。

（積層プロセス）
薄膜化部４で形成された薄膜は、第２の中間担持体３０によってそのまま搬送される。検知センサ３２によって第２の中間担持体３０上の薄膜の位置を検知すると、主制御部２はその検知結果を基に薄膜の位置ずれ補正及びタイミング調整を行い、薄膜を所定の積層位置まで搬送する（Ｓ４０８）。薄膜が積層位置に到達するタイミングで主制御部２は第２の中間担持体３０を停止し、薄膜を積層位置に位置決めする（Ｓ４０９）。その後、主制御部２は、ステージ３４を上昇させてステージ３４の面（１層目の場合）又はステージ３４の面上に形成された中間造形物の上面（２層目以降の場合）を第２の中間担持体３０が担持している薄膜に接触させる。ステージ３４は、その状態で軟化及び固化を行い、薄膜の積層を行う（Ｓ４１０）。

薄膜の積層が終了した後は、次層の層形成プロセスの実行が開始される（Ｓ４０１〜）。以上述べた層形成プロセスと積層プロセスを必要回数繰り返すことで、ステージ３４上に中間造形物が生成される。最後に、ステージ３４から中間造形物を取り外し、温水などで水溶性のサポート材料を除去することで、造形物を得ることができる。サポート材料を除去した後、造形物に対して表面処理や組立などの所定の処理を施すことにより、最終製品を得てもよい。

ここで、造形材料としてＡＢＳ樹脂を用いた場合を例に挙げ、薄膜化プロセスにおける加圧部材４１の温度と第２の中間担持体３０の温度との温度差について表１を参照して説明する。表１は、加圧部材４１の温度と第２の中間担持体３０の温度を変更しながら、薄膜の様子を観察した結果を示す。表１では、薄膜に乱れが生じない場合を丸（○）、薄膜に乱れが生じることを低減することができる場合を三角（△）、薄膜が破ける等の破損が生じる場合をバツ（×）で表した。

表１に示したように、第２の中間担持体３０を加熱する目標温度を約１３５℃から１８０℃とした場合、主制御部２が加圧部材４１の温度が第２の中間担持体３０の温度より低くなるように制御すれば薄膜の乱れを低減できる。さらに、薄膜の乱れ低減するためには、加圧部材４１の温度が第２の中間担持体３０の温度より１５度以上低くなるように制御することが好ましい。目標温度が１１０℃より高く、１３５℃未満であった場合は、加圧部材４１の温度が第２の中間担持体３０の温度より低ければ薄膜に乱れが生じなかった。

これは、ＡＢＳ樹脂のような非結晶性樹脂の場合、ガラス転移点（１１０℃）よりわずかに高い温度領域では温度に対する粘弾性の変化が急峻であるが、更に高温の１３５℃以上の温度領域においては、温度に対する粘弾性の変化が緩やかとなるためである。つまり、高温領域においては、わずかな温度差では樹脂の柔らかさに差がつきにくく、薄膜に対する加圧部材４１の付着力と薄膜に対する第２の中間担持体３０の付着との差が小さくなってしまう。

また、第２の中間担持体３０の温度が１１０℃未満であると、ＡＢＳ樹脂が軟化せず、ＡＢＳ樹脂粒子同士が接着しないことで薄膜が脆くなり、薄膜の破損が生じた。

図８に、ＡＢＳ樹脂の粘弾性の温度特性を表すグラフを示す。図８の実線はＡＢＳ樹脂の貯蔵弾性率を表し、点線はＡＢＳ樹脂の損失弾性率を表す。本発明の発明者の検討の結果、図８に示すようにＡＢＳ樹脂は１１０℃を超えると温度に対する粘弾性の変化が急峻になり、１３５℃を超えると温度に対する粘弾性の変化は緩やかとなった。

１３５℃を超える温度領域においては、わずかな温度差ではＡＢＳ樹脂の柔らかさの差が小さい。しかし、加圧部材４１の温度が第２の中間担持体３０の温度より１５度以上低くなるように制御すると、樹脂の柔らかさの差が大きくなり、薄膜が加圧部材４１から離れやすくなるため、薄膜の乱れを大幅に低減することができる。その一方、樹脂が柔らかくなりすぎると樹脂同士の結着力が低下することで、樹脂同士が分離する泣き別れ現象が生じる。ＡＢＳ樹脂の場合、１８０℃を超えると泣き別れ現象が生じ、薄膜が破損してしまった。よって、加圧部材４１の温度は１８０℃以下に制御することが望ましい。

以上の結果をまとめると、造形材料としてＡＢＳ樹脂を用いた場合。第２の中間担持体の温度Ｔ１、加圧部材の温度Ｔ２について、（１）式〜（３）式を満たせば、薄膜に生じる乱れを低減できる。さらに、（４）式を満たせば、薄膜の乱れをより低減できる。
１１０℃＜Ｔ１ （１）
Ｔ２≦１８０℃ （２）
Ｔ２＜Ｔ１ （３）
Ｔ２≦Ｔ１−１５℃ （４）

［本実施形態の利点］
以上述べた装置１０００によれば、主制御部２が、加圧部材４１の温度を第２の中間担持体３０の温度より低くなるように制御することにより、加圧部材４１と薄膜とが離れる際に加圧部材４１に薄膜の一部が付着して薄膜に乱れが生じることを低減できる。これは、加圧部材４１の温度の方が第２の中間担持体３０の温度よりも低いと、加圧部材４１と薄膜との付着力よりも、第２の中間担持体３０と薄膜との付着力が強くなるためである。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る造形装置について、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態の薄膜化部４の構成を模式的に示している。粒子レイヤーを薄膜化するための加圧部材４１として、第１実施形態では加圧ローラ又は板状部材を用いていたが、本実施形態では、加圧ベルトを用いる。

また、第１実施形態の薄膜化部４は、加圧部材４１は加熱部材４０よりも搬送方向の下流側に配置されていたが、本実施形態では、加熱部材４０と加圧部材４１とが第２の中間担持体３０を挟んで対向するように配置されており、加熱と加圧とを同時に行う。また、加熱部材４０が加圧部材４１としての機能も有する。その他の構成は第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と共通する部分の説明は割愛し、本実施形態に特有の構成についてのみ説明を行う。

本実施形態のユニット４は、加熱部材４０、加圧部材４１、冷却機構４２、第１の温度測定部４３、及び第２の温度測定部４４を有する。加圧部材４１は、ベルト６１、ローラ６２、６３、及び加熱部材４０を有し、加熱部材４０が加圧部材４１としての機能も有する。ベルト６１は、２つのローラ６２、６３によって張架されている加圧ベルトであり、第２の中間担持体３０の粒子レイヤーが支持されている側に配置されている。主制御部２は、ベルト６１と第２の中間担持体３０との接触領域において、ベルト６１と第２の中間担持体３０とが同じ方向に同じ速度で移動するように、複数のローラ６２、６３の回転方向及び回転速度を制御する。ベルト６１の幅及び加熱部材４０の幅は、粒子レイヤーの幅より大きくする。

本実施形態の構成の場合、薄膜とベルト６１とが離間する位置、すなわちベルト６１の搬送方向の下流側の端部において、ベルト６１の温度が第２の中間担持体３０の温度より低ければ薄膜の乱れを低減できる。そのため、第１の温度測定部４３は、加圧部材４１より搬送方向の下流側の位置で第２の中間担持体３０の温度を測定し、第２の温度測定部４４は、ベルト６１の搬送方向の下流側の温度を測定することが好ましい。また、冷却機構４２は、搬送方向の下流側に配置されているローラ６２を冷却する。ローラ６２、６３それぞれに冷却機構４２を設けてもよい。さらに、搬送方向の上流側のローラ６３は加熱部材としての機能を有していてもよい。

以上述べた本実施形態の構成によっても、主制御部２が、加圧部材４１の温度が第２の中間担持体３０の温度より低くなるように制御することにより、加圧された層が加圧部材から離れる際に生じる層の乱れを低減できる。本実施形態では、ベルト６１と薄膜とが離間する際に、加圧部材４１の温度が第２の中間担持体３０の温度より低くなるように制御されていればよい。

また、本実施形態の構成によれば、加圧部材４１として加圧ベルトを用いるため、第２の中間担持体３０による搬送を停止しなくても加熱及び加圧を行う時間を確保できる。そのため、造形物の生成に要する時間を短縮できる。また、大きな面積で加圧を行うため、表面がより平滑な薄膜を形成できる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る造形装置について、図７を参照して説明する。図７は、第３実施形態の薄膜化部４の構成の一例を示している。第１実施形態の薄膜化部４は、加圧部材４１は加熱部材４０よりも搬送方向の下流側に配置されていたが、本実施形態では、加熱部材４０と加圧部材４１とが第２の中間担持体３０を挟んで対向するように配置されており、加熱と加圧とを同時に行う。また、加熱部材４０が、加圧部材４１としての機能も有する。その他の構成は第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と共通する部分の説明は割愛し、本実施形態に特有の構成についてのみ説明を行う。

本実施形態の薄膜化部４は、加熱部材４０、加圧部材４１、冷却機構４２、第１の温度測定部４３、及び第２の温度測定部４４を有する。加熱部材４０はヒータで、第２の中間担持体３０側の面が平面となっている。加圧部材４１は、加熱部材４０と、板状部材７１とを有する。板状部材７１は、搬送方向と垂直な方向に移動するための機構を有し、板状部材７１を第２の中間担持体３０に押圧することにより、粒子レイヤーを加圧する。加熱部材４０及び板状部材７１の第２の中間担持体３０側の平面の面積は、粒子レイヤーの面積より大きい。

板状部材７１の冷却は、図７（ａ）のように板状部材７１の内部を貫通する貫通部材に空気又は水、冷媒等を送って冷却する冷却機構４２によって行う。あるいは、図７（ｂ）のように、冷却機構４２を設けず、板状部材７１を加圧部材４１の温度が上昇する原因である第２の中間担持体３０から離間して放熱によって冷却する構成にしてもよい。

なお、板状部材７１は、加熱部材としての機能を有していて、上部からも粒子レイヤーを加熱してもよい。この場合、板状部材７１と薄膜とを離間させる時に、板状部材７１の温度が第２の中間担持体３０の温度より低ければよい。

以上述べた本実施形態の構成によっても、主制御部２が、加圧部材４１である板状部材７１の温度が第２の中間担持体３０の温度より低くなるように制御することにより、加圧された層が加圧部材から離れる際に、層に乱れが生じることを低減できる。

また、加圧部材４１として板状部材を用いると、より大きな面積で加圧を行うため、表面がより平滑な薄膜を形成できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。また、上述の各実施形態は適宜組み合わせることができる。

例えば、上述の実施形態のステップＳ５０２では、加圧部材４１の温度が第２の中間担持体３０の温度より低いかを判定しているが、さらに、加圧部材４１の温度と第２の中間担持体３０の温度との差が所定の値以上となっているかを判定してもよい。また、加圧部材４１の温度を測定して、主制御部２が、加圧部材４１の温度が所定の温度以上にならないように制御する構成にすることも可能である。ここで、所定の温度は、例えば、造形材料のガラス転移温度や加熱部材４０の加熱温度、第２の中間担持体３０の目標温度等を設定できる。

また、上述の実施形態では、装置１０００は、第１及び第２の中間担持体１４、３０で中間担持体を構成しているが、１つの中間担持体で構成してもよい。すなわち、複数の粒子像形成部（例えば、第１の粒子像形成部１０と第２の粒子像形成部１１）のそれぞれで形成された粒子像が中間担持体に転写されて形成された粒子レイヤーを、別の中間担持体に転写することなく薄膜化部４、積層部３に搬送する構成である。また、中間担持体は、第１の中間担持体１４と第２の中間担持体３０との間に別の中間担持体を有していてもよい。

なお、前述の実施形態では、電子写真プロセスによって搬送体にレイヤーを形成していたが、電子写真プロセスの代わりに他のプロセスを使って搬送体にレイヤーを形成しても良い。他のプロセスには、例えば、インクジェットプロセスが含まれ、ＷＯ２０１４／０９２２０５に記載の方式に対しても本発明を適用することができる。他のプロセスとしては、その他にも、例えば、熱で融解した樹脂（造形材料）を少しずつ積み重ねていく熱溶解積層方式などを用いることもできる。

１ 層形成部
２ 制御部
３ 積層部
４ 薄膜化部
１０、１１ 粒子像形成部
３０ 搬送体（第２の中間担持体）
４０ 加熱部材
４１ 加圧部材
１００、１１０ 像担持体

Claims (18)

1. 造形材料を用いて立体物を造形する造形装置であって、
   前記造形材料を用いて層を形成する層形成部と、
   前記層形成部で形成した前記層を搬送する搬送体と、
   前記搬送体に支持されている前記層を加熱する加熱部と、
   前記加熱部で加熱されている前記層又は前記加熱部で加熱された前記層を加圧する加圧部と、
   前記加圧部で加圧された前記層を積層位置で積層する積層部と、を有し、
   前記層と接する前記加圧部の温度が前記搬送体の温度よりも低くなるように構成されている
   ことを特徴とする造形装置。
2. 前記造形材料は、複数の材料を含み、
   前記加熱部は、前記層の温度が、前記複数の材料それぞれのガラス転移点のうち最も高い温度以上になるようにする
   ことを特徴とする請求項１に記載の造形装置。
3. 前記搬送体の温度と前記加圧部の前記層と接する面の温度との差が１５度以上になるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の造形装置。
4. 前記加圧部の前記層を接する面の温度が所定の温度以上にならないよう構成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の造形装置。
5. 前記加圧部を空冷又は水冷することによって冷却する構成を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の造形装置。
6. 前記加圧部を前記搬送体から離間して前記加圧部を放熱によって冷却する構成を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の造形装置。
7. 前記加熱部は、前記搬送体から離間した状態で、前記搬送体の前記層を支持している面の反対側から前記層を加熱する
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の造形装置。
8. 前記加熱部は、前記搬送体から離間した状態で、前記搬送体の前記層を配置している面の側から前記層を加熱する
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の造形装置。
9. 前記加熱部は、前記搬送体と接触した状態で、前記搬送体の前記層を配置されている面の反対側から前記層を加熱する
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の造形装置。
10. 前記加熱部は、前記加圧部と一体に構成されている
    ことを特徴とする請求項９に記載の造形装置。
11. 前記加圧部は、前記加熱部より前記搬送体が前記層を搬送する方向の下流側に配置されている
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の造形装置。
12. 前記搬送体の表面の温度を測定する第１の温度測定部と、
    前記加圧部の前記層を接する前記面の温度を測定する第２の温度測定部と、を有し、
    前記第１の温度測定部の測定結果及び前記第２の温度測定部の測定結果に基づいて、前記層と接する前記加圧部の温度が前記搬送体の温度よりも低くなるように構成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の造形装置。
13. 前記加圧部は、前記搬送体を挟んで対向して配置されている２つの加圧ローラを有し、
    前記第２の温度測定部は、前記２つの加圧ローラのうち、前記搬送体の前記層を支持している面側に配置されている加圧ローラの温度を測定する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の造形装置。
14. 前記加圧部は、前記搬送体の前記層を支持している側に配置されている２つのローラと前記２つのローラで張架されているベルトとを有し、
    前記第２の温度測定部は、前記ベルトの前記搬送体の搬送方向の下流側の温度を測定する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の造形装置。
15. 前記搬送体を第１の搬送体とすると、
    前記層形成部は、複数の粒子像形成部を有し、
    前記複数の粒子像形成部それぞれで形成された粒子像が転写されることにより前記層を形成する第２の搬送体を、更に有し、
    前記第１の搬送体は、前記第２の搬送体から転写された前記層を搬送する
    ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の造形装置。
16. 前記層形成部は、像担持体に形成された静電潜像を前記造形材料で現像して粒子像を形成する粒子像形成部を有し、前記粒子像を前記搬送体に転写することにより粒子レイヤーを形成する
    ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の造形装置。
17. 造形材料を用いて立体物を造形する製造方法であって、
    前記造形材料を用いて層を形成する層形成ステップと、
    前記層形成ステップで形成した前記層を搬送体によって搬送する搬送ステップと、
    前記搬送体に支持されている前記層を加熱する加熱ステップと、
    前記加熱ステップで加熱されている前記層又は前記加熱ステップで加熱された前記層を加圧部によって加圧する加圧ステップと、
    前記加圧ステップで加圧された前記層を積層する積層ステップと、を有し、
    前記加圧部の前記層を接する面の温度が前記搬送体の温度よりも低くなるように構成されている
    ことを特徴とする製造方法。
18. 請求項１７に記載の製造方法を用いて生成された立体物。