JP2017170795A - 造形装置及び造形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】立体物の品質及び精度を向上する。【解決手段】搬送体上の材料画像をステージ上に積層するための積層位置における前記搬送体に、前記搬送体の搬送方向に直交する直交方向に周期的な位置ずれが生じ得る装置において、前記直交方向の周期的な位置ずれを含んだ画像歪みと、前記直交方向の周期的な位置ずれの位相とを関連付けて記憶している記憶部と、前記直交方向の周期的な位置ずれの位相を測定する位相測定部と、立体物を形成するときに、前記位相測定部の測定結果から、画像形成部で形成される前記材料画像が、前記積層位置に到達するときの位相を求め、求めた前記位相に対応して前記記憶部により関連付けて記憶されている前記画像歪みに基づいて、前記画像形成部に与える各層の画像データに対し前記画像歪みを低減する補正を行う補正部と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、造形装置及び造形方法に関するものである。

多数の層を積み上げることで３次元造形物を形成する造形装置が注目を集めている。この種の造形技術は、アディティブマニファクチャリング（ＡＭ）、３次元プリンタ、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）などと呼ばれる。造形技術にはさまざまな造形方式が提案されている。例えば、特許文献１、３には、電子写真プロセスを応用した造形方式が開示され、特許文献２には、レーザ焼結方式が開示されている。

特開平１０−２２４５８１号公報 米国特許出願公開第２００９／００６０３８６号明細書 特開２００３−０５３８４６号公報

造形装置では、各層の断面画像の形状精度（画像形成精度）と、各層をステージ上に積み重ねるときの位置精度（積層精度）が、最終的な造形物の品質に大きな影響を与え得る。さらには、各層の断面画像を搬送体で担持してステージに向けて搬送する形態では、搬送体における搬送方向に直交する方向の周期的な揺らぎの発生が、最終的な造形物の品質に大きな影響を与え得る。
特に特許文献１、３の装置のように、各層の画像を独立に形成しそれらを順に積層するタイプの積層方式では、その問題が大きくなる。しかしながら、特許文献１、３に開示された装置では、画像の歪みや画像位置のばらつき、搬送体の揺らぎの発生への対処はなされておらず、画像形成精度及び積層精度を保証することができない。
特許文献２には、レーザ焼結方式の装置において、造形開始前にキャリブレーションプレートをスキャンして画像のセンタ基準を確定する、という位置キャリブレーション方法が開示されている。しかしこの方法は、画像の描画位置をステージのセンタに合わせるというものにすぎず、画像そのものの歪みを補正するものではない。また、この方法は、特許文献１、３のような、各層の画像を独立に形成しそれらを順に積層するタイプの積層方式には適用することができない。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであって、各層の画像を独立に形成しそれらを搬送体で担持して搬送し順に積層して３次元の立体物を得る方式の造形装置において、立体物の品質及び精度を向上することを目的とする。

本発明の第１態様は、
造形材料からなる材料画像をステージ上に積層することによって３次元の立体物を作製する造形装置であって、
各層の画像データに基づき前記材料画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部で形成された前記材料画像を前記ステージに向けて搬送する搬送体と、
を有し、
前記搬送体上の前記材料画像を前記ステージ上に積層するための積層位置における前記搬送体に、前記搬送体の搬送方向に直交する直交方向に周期的な位置ずれが生じ得る造形
装置において、
前記直交方向の周期的な位置ずれを含んだ画像歪みと、前記直交方向の周期的な位置ずれの位相とを関連付けて記憶している記憶部と、
前記直交方向の周期的な位置ずれの位相を測定する位相測定部と、
立体物を形成するときに、前記位相測定部の測定結果から、前記画像形成部で形成される前記材料画像が、前記積層位置に到達するときの位相を求め、求めた前記位相に対応して前記記憶部により関連付けて記憶されている前記画像歪みに基づいて、前記画像形成部に与える各層の画像データに対し前記画像歪みを低減する補正を行う補正部と、
を有する
ことを特徴とする造形装置を提供する。

本発明の第２態様は、
造形材料からなる材料画像をステージ上に積層することによって３次元の立体物を作製する造形装置であって、
各層の画像データに基づき前記材料画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部で形成された前記材料画像を前記ステージに向けて搬送する搬送体と、
を有し、
前記搬送体上の前記材料画像を前記ステージ上に積層するための積層位置における前記搬送体に、前記搬送体の搬送方向に直交する直交方向に周期的な位置ずれが生じ得る造形装置による造形方法であって、
前記造形装置が、前記直交方向の周期的な位置ずれを含んだ画像歪みと、前記直交方向の周期的な位置ずれの位相とを関連付けて記憶している記憶部を有し、
前記直交方向の周期的な位置ずれの位相を測定する工程と、
立体物を形成するときに、位相を測定した測定結果から、前記画像形成部で形成される前記材料画像が、前記積層位置に到達するときの位相を求め、求めた前記位相に対応して前記記憶部により関連付けて記憶されている前記画像歪みに基づいて、前記画像形成部に与える各層の画像データに対し前記画像歪みを低減する補正を行う工程と、
を含む
ことを特徴とする造形方法を提供する。

本発明によれば、各層の画像を独立に形成しそれらを搬送体で担持して搬送し順に積層して３次元の立体物を得る方式の造形装置において、立体物の品質及び精度を向上することが可能となる。

実施例１の造形装置の全体構成を示す概略断面図 実施例１の造形装置における制御の構成を説明するためのブロック図 キャリブレーションマーカの一例を示す図 実施例１のプロファイル測定処理のフローチャート 実施例１の補正処理の流れを示すフローチャート 実施例１の位相と変形ベクトルを関連付けた変形プロファイル情報を示す図 実施例１の位相と逆ベクトルとを関連付けた補正情報を示す図 位相と、水平方向オフセット及び回転角度とを関連付けた補正情報を示す図 位相と、直交方向オフセット及び回転角度とを関連付けた補正情報を示す図

以下、この発明を実施するための形態を図面を参照して例示的に説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている各部材の寸法、材質、形状、その相対配置など、各種制御の手順、制御パラメータ、目標値などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範
囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
本発明は、造形材料を２次元に配置した薄層、もしくはそれを溶融した薄膜（以下、材料画像）をステージ上に積層することによって３次元の立体物（造形物）を作製する技術を採用した造形装置に関する。特に、材料画像をステージに向けて搬送する搬送体を有し、材料画像をステージ上に積層するための積層位置における搬送体に、搬送体の搬送方向に直交する直交方向に周期的な位置ずれが生じ得る造形装置に関する。

造形材料としては、作成する造形物の用途・機能・目的などに応じてさまざまな材料を選択することができる。本明細書では、造形目的である３次元の立体物を構成する材料を「構造材料」と呼び、作製途中の構造体を支持するためのサポート体（例えばオーバーハング部を下から支える柱）を構成する材料を「サポート材料」と呼ぶ。また両者を特に区別する必要がない場合には、単に「造形材料」という用語を用いる。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、熱可塑性の樹脂を用いることができる。また、サポート材料としては、構造体からの除去を簡単にするため、熱可塑性と水溶性を有する材料を好ましく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）などを例示できる。
また、本明細書では、１層分の画像の形成に用いられる画像データ（デジタルデータ）を「スライス画像データ」と呼ぶ。スライス画像データに基づき造形材料で形成される１層分の画像を「材料画像」と呼ぶ。また、造形装置を用いて作製しようとする目的の立体物（つまり造形装置に与えられる３次元形状データが表す物体）を「造形対象物」と呼び、造形装置で作成された（出力された）物体（立体物）を「造形物」と呼ぶ。造形物がサポート体を含む場合において、サポート体を除いた部分が造形対象物を構成する「構造体」となる。

［実施例］
以下に、実施例について説明する。図１は、本実施例の造形装置１００の全体構成を示す概略断面図である。
造形装置１００は、画像形成ユニット（画像形成部）１０１、転写ユニット１０２、積層造形ユニット１０３、制御ユニット１０４、及び操作ユニット１０５を備えている。
画像形成ユニット１０１は、感光ドラム１０７を備えたカートリッジ（プロセスカートリッジ）１０６、第１転写ベルト１０８、転写ローラ１０９、及び転移ローラ１１０を有する。カートリッジ１０６は画像形成ユニット１０１のユニット本体に対して着脱可能に設けられている。
また、転写ユニット１０２は、第２転写ベルト（搬送体）１１１、回転ローラ１１２、転移ローラ１１８、ヒータ１１３、キャリブレーションマーカセンサ１１６、及び、第２転写ベルト用の位相センサ１１７を有する。また、積層造形ユニット１０３は、ステージ１１４を有する。

また、制御ユニット１０４は、コントローラやＵＩ（ユーザインターフェース）、各種Ｉ／Ｏインターフェースを備えた制御部を内蔵し、装置全体の各種制御を司る。
カートリッジ１０６は複数（本実施例では４個）設けられており、使用者は各カートリッジ１０６をそれぞれ、造形装置本体に正面から挿入して装着する。複数のカートリッジ１０６は、第１転写ベルト１０８の搬送方向に沿って並設されており、各カートリッジ１０６は、各転写ローラ１０９の上方に、第１転写ベルト１０８を介して各転写ローラ１０９に対向するように配置されている。第１転写ベルト１０８は、カートリッジ１０６に設けられた感光ドラム１０７と、転写ローラ１０９との間で挟持されるように配置されている。
各カートリッジ１０６には、各造形材料がそれぞれ独立して収容されている。本実施例では、造形材料の粒径としては、５〜１００μｍのものを用いている。
各カートリッジ１０６に貯蔵されている造形材料は、感光ドラム１０７に供給される。各カートリッジ１０６に設けられた、各造形材料に対応する感光ドラム１０７は、画像形成動作時の第１転写ベルト１０８の搬送方向（図１に示す矢印ａ方向）に沿って並んでいる。

ここで、画像形成ユニット１０１で行われる画像形成動作について説明する。
光学系により露光された感光ドラム１０７に造形材料が供給されることで感光ドラム１０７上に材料画像が形成される。感光ドラム１０７上に形成された材料画像は、感光ドラム１０７と転写ローラ１０９とに挟持された第１転写ベルト１０８上に転写され、第１転写ベルト１０８上に材料画像が形成される。
第１転写ベルト１０８上に形成された材料画像は、第１転写ベルト１０８の移動に伴い転移ローラ１１０まで搬送される。

画像形成ユニット１０１と転写ユニット１０２において、転移ローラ１１０と転移ローラ１１８とは、第１転写ベルト１０８と第２転写ベルト１１１を挟んで対向配置されている。そして、第１転写ベルト１０８上に形成された材料画像は、第１転写ベルト１０８と第２転写ベルト１１１との接触部で、第２転写ベルト１１１に転写される。
なお、本発明は、上述したレーザ方式のプリンタの画像形成方法に限定されず、サーマルプリンタ（昇華型、熱転写型など）、ドットインパクトプリンタ、ＬＥＤプリンタ、インクジェットプリンタなど、様々な方式のプリンタの画像形成方法に適用可能である。

転写ユニット１０２において、第２転写ベルト１１１上（搬送体上）に転写された材料画像は、第２転写ベルト１１１の移動に伴い図１に示す矢印ｂ方向に搬送され、積層位置Ｘまで搬送される。ここで、積層位置Ｘは、材料画像の積層（作製途中の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転写ベルト１１１のうち、ヒータ１１３とステージ１１４とで挟まれる部分が積層位置Ｘに該当する。
第２転写ベルト１１１上の材料画像は、ヒータ１１３により、所定の造形単位の長さ毎に積層造形ユニット１０３内で形成されている造形物１１５に熱溶着される。ここで、所定の造形単位の長さは、造形する造形物１１５のサイズに応じて異なる。例えば、造形物１１５の断面の大きさがＬ版写真サイズ相当の場合では搬送方向の長さは１３５ｍｍ、Ａ４サイズ相当では搬送方向の長さは２９７ｍｍとなる。初回の熱溶着時には、ステージ１１４上に第２転写ベルト１１１上の材料画像が熱溶着されることとなる。

積層造形ユニット１０３において、ステージ１１４上で熱溶着による積層が行われることで、ステージ１１４上に造形物１１５が造形される。熱溶着時、ステージ１１４は、第２転写ベルト１１１の移動動作と同期してｄ方向に移動する。熱溶着後、積層の厚みに従ってｅ方向に下降し、ｆ方向に移動する。造形が終了した際には、ステージ１１４はｄ方向に移動する。異なる造形物１１５の造形を開始する際には、ステージ１１４はｃ方向に移動する。ただし、方向ｃ〜ｆは装置構成によっては図示した以外の方向でもよい。
操作ユニット１０５は、指定のオーダ造形物が造形中か造形終了か等、オーダ毎の造形状況の確認や、造形材料残量等の装置状態の確認、ベルトクリーニング等の装置メンテナンスの実施を行うために操作者が操作／確認するためのユニットである。

図２は、本実施例の造形装置１００の制御ユニット１０４における制御部の構成を説明するためのブロック図である。
造形装置１００は、クライアント端末２０１から３次元形状データを受信し、造形を行う。
コントロール部２０３は、プリントエンジン部２０４からプロファイル測定結果及び第２転写ベルト１１１の位相情報を受信し、画像処理部２０８に送信する。また、クライアント端末２０１から３次元形状データを受信し、スライス画像データを生成し、生成した
スライス画像データをプリントエンジン部２０４に送信する。コントロール部２０３は、受信した３次元形状データを入力バッファ２０５に記録する。

ジョブ解析部２０６は、入力バッファ２０５から３次元形状データを受信し、解析処理を行い、ジョブ解析結果をレイアウト指示部２０７およびＵＩ部２０９に送信する。また、レイアウト指示部２０７からレイアウト指示の終了通知を受信する。
ＵＩ部２０９は、ジョブ解析部２０６からジョブ解析結果を受信し、ＵＩに表示する。
レイアウト指示部２０７は、ジョブ解析部２０６からジョブ解析結果を受信し、レイアウト情報を整理し、ジョブ解析結果とレイアウト指示とを画像処理部２０８に送信する。また、画像処理部２０８から画像処理の終了通知を受信する。ジョブ解析部２０６にレイアウト指示の終了通知を送信する。

画像処理部２０８は、受信したプロファイル測定結果及び第２転写ベルト１１１の位相情報を補正処理部２１５に送信する。また、レイアウト指示部２０７からジョブ解析結果とレイアウト指示とを受信し、画像処理を行い、画像処理の終了通知をレイアウト指示部２０７に送信する。画像処理結果であるスライス画像データを中間バッファ２１０に送信する。画像処理部２０８は、受信したジョブ解析結果をスライス部２１３でスライス処理し、スライス画像およびレイアウト情報を面付け処理部２１４に送信する。
面付け処理部２１４は、スライス部２１３からスライス画像データ及びレイアウト情報を受信し、レイアウト処理を行い、レイアウト処理後のスライス画像データを補正処理部２１５に送信する。

補正処理部２１５は、受信したプロファイル測定結果から補正プロファイルを作成し、記憶する。また、補正処理部２１５は、面付け処理部２１４からスライス画像データを受信し、補正プロファイルと、別途受信した第２転写ベルトの位相情報とを用いて補正処理を行い、補正処理後のスライス画像データを中間バッファ２１０に送信する。
中間バッファ２１０は、画像処理部２０８からスライス画像データを受信し、スライス画像データを記録し、スライス画像データをプリントエンジン部２０４に送信する。

プリントエンジン部２０４は、造形装置１００の起動時やカートリッジ１０６の装着時に、第２転写ベルト１１１の搬送方向に直交する直交方向に生じる周期的な位置ずれを含む変形（画像歪み）のプロファイルを測定する。そして、プリントエンジン部２０４は、プロファイル測定結果をコントロール部２０３に送信する。
また、プリントエンジン部２０４は、位相測定部２１１から位相が変化したことを検知すると、位相情報をコントロール部２０３に送信する。また、プリントエンジン部２０４は、コントロール部２０３から受信したスライス画像データに基づいて、造形材料からなる材料画像を形成し、積層する。

位相測定部２１１は、位相センサ１１７を用いて第２転写ベルト１１１の位相を測定し、プリントエンジン部２０４に位相情報を送信する。
ここで、位相測定部２１１は、第２転写ベルト１１１の搬送方向に直交する直交方向に生じる周期的な位置ずれの位相を測定する。位相測定部２１１による位相の測定方法は、特に限定されるものではないが、例えば第２転写ベルト１１１上に、第２転写ベルト１１１の搬送方向に沿って印をつけておき、位相センサ１１７で読み取る構成とするとよい。この印は、第２転写ベルト１１１上において、搬送方向に沿って一定間隔で配置されるものであるとよく、印が、位相センサ１１７により所定回数検出されたときをベルトの１周、又は位相の１周期とすることができる。また、印が、第２転写ベルト１１１の搬送方向の位置に応じて異なる形状、及び／又は大きさで構成され、この印が位相センサ１１７により検出されることで、位相が測定されるものであってもよい。なお、１周期については後述する。

また、位相情報が示し得る最大位相が、第２転写ベルト１１１の１周分以上となる場合には、位相測定部２１１に設けた周回数カウンタで、第２転写ベルト１１１の周回数をカウントするとよい。そして、第２転写ベルト１１１の位相が１周期に達したときに、周回数カウンタをリセットするように構成するとよい。
なお、位相測定部２１１により測定される位相情報は、第２転写ベルト１１１の搬送方向の位相に限るものではない。例えば、第１転写ベルト１０８の位相であってもよく、また、造形装置の構成によっては、その他の搬送体の位相であってもよく、また、第２転写ベルト１１１を含む複数の搬送体によって構成される搬送経路の位相であってもよい。複数の搬送体からなる位相を測定する場合には、該当する搬送体分の位相センサ及び周回数カウンタを用意し、各位相センサの値及び各搬送体の周回数から、位相測定部２１１により位相を測定することになる。この場合、位相が１周期に達すると、各搬送体の周回数カウンタをリセットする。
プロファイル測定部２１２は、キャリブレーションマーカセンサ１１６を用いてキャリブレーションマーカを検出することで、第２転写ベルト１１１の周期的な位置ずれを含む変形について、プロファイルとして測定し、コントロール部２０３に送信する。

以下に、図３Ａ，図３Ｂ及び図４を用いてプロファイル測定ついて説明する。
図３Ａ，図３Ｂは、第２転写ベルト１１１上に転写されたキャリブレーションマーカ３０１の一例を示す図であり、キャリブレーションマーカ３０１は画像エリア（画像形成可能領域）３００に形成されている。そして、図３Ａには、画像歪みの無い状態のキャリブレーションマーカを示している。また、図３Ｂには、画像形成及び／又は積層の過程で発生した画像歪みにより、画像エリア３００、画像エリア３００に形成された四隅のマーカ３０１の位置及び形状が変化している様子を示している。図４は、プロファイル測定部２１２におけるプロファイル測定処理を説明するためのフローチャートである。図６は、位相と変形ベクトルとを関連付けた変形プロファイル情報を示す図である。

以下に、プロファイル測定部２１２におけるプロファイル測定処理について図４を用いて説明する。
まず、ステップＳ４０１では、プリントエンジン部２０４でキャリブレーションマーカの画像形成〜転写〜搬送を定期的に繰り返し行う。キャリブレーションマーカは、造形物の作製工程同様、造形材料を用いて画像形成ユニット１０１で形成される。キャリブレーションマーカを生成するプリントエンジン部２０４はマーカ生成部に相当する。
次に、ステップＳ４０２では、位相測定部２１１により第２転写ベルト１１１の位相を測定する。

次に、ステップＳ４０３では、キャリブレーションマーカセンサ（取得部）１１６によってキャリブレーションマーカ３０１を検出し、キャリブレーションマーカ３０１の位置情報を得る。
次に、ステップＳ４０４でプロファイル測定部２１２は、正規位置のキャリブレーションマーカ位置と、キャリブレーションマーカセンサ１１６によって検出したキャリブレーションマーカ３０１の位置との差分から変形ベクトルを得る。この変形ベクトルを得るプロファイル測定部２１２は計測部に相当する。
次に、ステップＳ４０５では、ステップＳ４０４で得られた変形ベクトルを、ステップＳ４０２で測定した第２転写ベルト１１１の位相と紐付けて、変形プロファイルに追加する。変形プロファイル情報では、図６に示すように、位相毎に変形ベクトル（図６ではズレ量）がそれぞれ紐付けられている。

次に、ステップＳ４０６で、１周期分の位相に対応する変形ベクトルを取得したか否かを判断する。
ここで、第２転写ベルト１１１の搬送方向に直交する直交方向に生じる位置ずれの１周期について説明する。キャリブレーションマーカセンサ１１６によるキャリブレーションマーカ３０１の検出結果（取得結果、キャリブレーションマーカ３０１の変形情報）は、１周期後も略同じ結果となる。例えば最初にセンサにより検出された第１のキャリブレーションマーカの検出結果に対して、略同じ検出結果となった対象が、第１のキャリブレーションマーカに対して複数回あとに形成された第２のキャリブレーションマーカであったとする。また、第２転写ベルト１１１上には、上述のように搬送方向に沿って印が複数つけられているものとする。このとき、第１のキャリブレーションマーカが検出されたときに位相センサ１１７が検出した印から、第２のキャリブレーションマーカが検出されたときに位相センサ１１７が検出した印までが１周期となる。
なお、プロファイル測定部２１２により得られた変形ベクトルにおいても、１周期後は略同じ結果（計測結果）となる。
これにより、１周期分の位相に対応する変形ベクトルを取得したか否かを判断できる。

ステップＳ４０６で否定判断の場合、ステップＳ４１０でキャンセル指示を受けていないと判断されれば、ステップＳ４０２〜Ｓ４０６を繰り返す。
ステップＳ４０６で肯定判断の場合、ステップＳ４０７に進み、変形プロファイルをコントロール部２０３に送信する。
プロファイル測定の終了処理として、ステップＳ４０１で開始したキャブレーションマーカの画像形成〜搬送の動作を停止し（ステップＳ４０８）、搬送経路上の材料画像を図示していないクリーニング機構まで搬送する（ステップＳ４０９）。

ここで、本実施例では、キャリブレーションマーカセンサ１１６は、第２転写ベルト１１１の搬送方向において積層位置Ｘよりも下流の回転ローラ１１２に対向する位置に配置されている。積層位置Ｘに位置するキャリブレーションマーカをキャリブレーションマーカセンサ１１６が検出する結果に対して略同じ結果が得られるものであれば、キャリブレーションマーカセンサ１１６による検出位置は限定されるものではない。しかし、センサの設置環境等により、キャリブレーションマーカセンサ１１６を積層位置Ｘから離して配置する場合がある。このような場合には、積層位置Ｘから、キャリブレーションマーカセンサ１１６による検出位置までの第２転写ベルト１１１の移動距離を用いて、キャリブレーションマーカセンサ１１６の検出結果を補正するとよい。

次に、コントロール部２０３の補正処理の流れを図５を用いて説明する。
図５は、コントロール部２０３の補正処理の流れを説明するためのフローチャートである。補正処理を行うコントロール部２０３は補正部に相当する。
まず、ステップＳ５０１で、コントロール部２０３がプロファイル測定部２１２から変形プロファイル情報を受信し、画像処理部（記憶部）２０８で記憶する。変形プロファイル情報を記憶する画像処理部２０８は記憶部に相当する。
次に、ステップＳ５０２で、補正処理部２１５が図６のように記憶された変形プロファイル情報から各変形ベクトルを取り出す。

次に、ステップＳ５０３で、ステップＳ５０２で取り出した各変形ベクトルから逆ベクトルをそれぞれ算出し、例えば図７に示す形式で記憶する。図７は、位相と逆ベクトルとを関連付けた補正情報を示す図である。
その後、ステップＳ５０４で造形指示を受けるまで待機し、造形指示を受けるとステップＳ５０５でプリントエンジン部２０４から第２転写ベルト１１１の位相情報を受信し、受信した位相情報に対して所定の位相分進めた位相情報を、画像処理部２０８で記憶する。ここで、所定の位相は、造形指示を受けたときにステップＳ５０５で受信した位相に対して、造形指示を受け画像形成ユニット１０１で形成された材料画像が、積層位置Ｘに到達するときまでに進む位相である。所定の位相は、予め設定されているものであるとよい
が、第２転写ベルト１１１の移動速度等を用いて推定するものであってもよい。

ステップＳ５０６では、画像処理部２０８で保持する第２転写ベルト１１１の位相情報をインデックスとして図７の逆ベクトル群から逆ベクトルを読出し、面付け処理部２１４の処理結果を補正する。ここでの補正は、第２転写ベルト１１１の搬送方向に直交する直交方向に生じる周期的な位置ずれを含んだ、画像形成から積層までの過程で発生する画像歪みが、低減ないしキャンセルされるように、逆方向の歪みをスライス画像データに与える処理となる。
次に、ステップＳ５０７で、補正後のスライス画像データを中間バッファ２１０に送信する。

次に、ステップＳ５０８で、全スライス画像データの補正が終了したか否かを判断する。ステップＳ５０８で、否定判断の場合、ステップＳ５０９で、画像処理部２０８で保持する第２転写ベルト１１１の位相情報を所定の位相分進めた位相情報とすることで後続のスライス画像データに適用すべき位相に更新し、ステップＳ５０６〜Ｓ５０８を繰り返す。ここでいう所定の位相は、先行する材料画像が積層位置Ｘに位置するときから、当該先行する材料画像の次に搬送される材料画像が積層位置Ｘに到達するときまでに進んだ位相である。この所定の位相においても、予め設定されているものであってもよく、第２転写ベルト１１１の移動速度等を用いて推定するものであってもよい。
ステップＳ５０８で、全スライス画像データの補正終了を確認できたら、補正処理を終える。

以上説明したように、本実施例によれば、第２転写ベルト１１１の搬送方向に直交する直交方向に生じる周期的な位置ずれを含んだ、画像形成から積層までの過程で発生する画像歪みを低減することが可能となる。
したがって、各層の画像を独立に形成しそれらを搬送体で担持して搬送し順に積層して３次元の立体物を得る方式の造形装置において、立体物の品質及び精度を向上することが可能となる。

ここで、上述した実施例に対して変形を加えた例について以下に説明する。以下に示す例においても、上述した実施例同様の効果を得ることが可能である。
［変形例１］
上述したコントロール部２０３の補正処理においては、ステップＳ５０３で変形ベクトルから逆ベクトルを求めたが、逆ベクトルの代わりに、水平方向オフセットと回転角度を近似して求めてもよい。図８は、位相と、水平方向オフセット及び回転角度と、を関連付けた補正情報を示す図である。ここで、水平方向は、ベルトの表面（水平面）に平行な方向であり、第２転写ベルト１１１の搬送方向（副走査方向）と、搬送方向に直交する直交方向（主走査方向）を用いて表すこともできる。
ステップＳ５０３で、逆ベクトルの代わりに、水平方向オフセットと回転角度を近似して求めた場合には、ステップＳ５０６では、レイアウト処理後のスライス画像データに対し、求めた水平方向オフセット分の移動と、求めた回転角度分の回転を施すことになる。

図９は、位相と、直交方向オフセット及び回転角度と、を関連付けた補正情報を示す図である。
上述の変形例１では、位相と、水平方向オフセット及び回転角度と、を関連付けたが、図９に示すように、位相と、直交方向オフセット及び回転角度と、を関連付けるものであってもよい。

［変形例２］
また、上述したコントロール部２０３の補正処理においては、ステップＳ５０８で否定
判断の場合、ステップＳ５０９で、画像処理部２０８で保持する第２転写ベルト１１１の位相情報を所定の位相分進めた位相情報とするものであった。
これに対して、ステップＳ５０９を設けず、ステップＳ５０８で否定判断の場合、ステップＳ５０５に戻るものであってもよい。この場合、ステップＳ５０５に戻る度に、プリントエンジン部２０４から第２転写ベルト１１１の位相情報を受信することになる。
このような構成としても、後続のスライス画像データに適用すべき位相に更新することができる。

［変形例３］
また、上述したコントロール部２０３の補正処理において、ステップＳ５０５では、プリントエンジン部２０４から第２転写ベルト１１１の位相情報を受信し、受信した位相情報に対して所定の位相分進めた位相情報を、画像処理部２０８で記憶している。
これに対して、プリントエンジン部２０４で、位相測定部２１１により測定した第２転写ベルト１１１の位相情報を、所定の位相分進めた位相情報にしておいてもよい。そして、ステップＳ５０５で、この所定の位相分進めた位相情報を受信し、画像処理部２０８で記憶するようにしてもよい。

［変形例４］
また上述の実施例では、造形装置１００の起動時やカートリッジ１０６の装着時に、立体物の形成に先立ち、造形材料からなるキャリブレーションマーカを用いてプロファイル測定処理を行い、図６に示すような変形プロファイル情報を得るものであった。
これに対して、造形装置１００の製造時に変形プロファイル情報を求めておき、製品出荷時に、図６に示すような変形プロファイル情報が画像処理部２０８に予め記憶されているものであってもよい。そして、造形装置１００の使用状態に応じて適宜、キャリブレーションマーカを用いて、変形プロファイル情報を更新するように構成してもよい。

１００…造形装置、１０１…画像形成ユニット、１１１…第２転写ベルト、１１４…ステージ、２０８…画像処理部、２１１…位相測定部、２０３…コントロール部

Claims (7)

1. 造形材料からなる材料画像をステージ上に積層することによって３次元の立体物を作製する造形装置であって、
   各層の画像データに基づき前記材料画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部で形成された前記材料画像を前記ステージに向けて搬送する搬送体と、
   を有し、
   前記搬送体上の前記材料画像を前記ステージ上に積層するための積層位置における前記搬送体に、前記搬送体の搬送方向に直交する直交方向に周期的な位置ずれが生じ得る造形装置において、
   前記直交方向の周期的な位置ずれを含んだ画像歪みと、前記直交方向の周期的な位置ずれの位相とを関連付けて記憶している記憶部と、
   前記直交方向の周期的な位置ずれの位相を測定する位相測定部と、
   立体物を形成するときに、前記位相測定部の測定結果から、前記画像形成部で形成される前記材料画像が、前記積層位置に到達するときの位相を求め、求めた前記位相に対応して前記記憶部により関連付けて記憶されている前記画像歪みに基づいて、前記画像形成部に与える各層の画像データに対し前記画像歪みを低減する補正を行う補正部と、
   を有する
   ことを特徴とする造形装置。
2. 立体物の形成に先立ち、前記画像形成部によって造形材料からなるキャリブレーションマーカを形成し、前記キャリブレーションマーカを前記搬送体により搬送させる処理を行うマーカ生成部と、
   前記搬送体上の前記キャリブレーションマーカが前記積層位置に位置したときの位置情報を取得する取得部と、
   前記取得部の取得結果から、前記積層位置に位置する前記キャリブレーションマーカにおける前記画像歪みを計測する計測部と、
   を有し、
   前記記憶部は、前記搬送体上の前記キャリブレーションマーカが前記積層位置に位置した場合における、前記計測部により計測された前記画像歪みと、前記位相測定部により測定された位相とを関連付けて記憶している
   ことを特徴とする請求項１に記載の造形装置。
3. 前記計測部は、
   前記取得部により取得された前記キャリブレーションマーカの位置情報と、
   前記積層位置において前記画像歪みが無い場合に前記キャリブレーションマーカが位置すべき正規位置に関する情報とから、
   前記積層位置に位置する前記キャリブレーションマーカの画像歪みを求める
   ことを特徴とする請求項２に記載の造形装置。
4. 前記補正部は、前記画像歪みを、前記キャリブレーションマーカの前記直交方向の位置ずれ量と、前記キャリブレーションマーカの前記搬送体上における回転ずれ量とに近似して補正する
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の造形装置。
5. 前記マーカ生成部は、最初に形成した第１のキャリブレーションマーカが前記積層位置に位置するときの、前記計測部による計測結果に対して、後に形成した前記キャリブレーションマーカが前記積層位置に位置するときの、前記計測部による計測結果が略同じ結果になるまで、前記キャリブレーションマーカの形成動作を繰り返し行う
   ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の造形装置。
6. 前記位相測定部は、前記搬送方向に沿って前記搬送体に付けられた複数の印を検出し、前記第１のキャリブレーションマーカが前記積層位置に位置するときに検出した印から、前記取得部による取得結果、又は前記計測部による計測結果が前記第１のキャリブレーションマーカと略同じ結果となったキャリブレーションマーカが前記積層位置に位置するときに検出した印までを、前記直交方向の周期的な位置ずれの１周期として、前記位相を測定する
   ことを特徴とする請求項５に記載の造形装置。
7. 造形材料からなる材料画像をステージ上に積層することによって３次元の立体物を作製する造形装置であって、
   各層の画像データに基づき前記材料画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部で形成された前記材料画像を前記ステージに向けて搬送する搬送体と、
   を有し、
   前記搬送体上の前記材料画像を前記ステージ上に積層するための積層位置における前記搬送体に、前記搬送体の搬送方向に直交する直交方向に周期的な位置ずれが生じ得る造形装置による造形方法であって、
   前記造形装置が、前記直交方向の周期的な位置ずれを含んだ画像歪みと、前記直交方向の周期的な位置ずれの位相とを関連付けて記憶している記憶部を有し、
   前記直交方向の周期的な位置ずれの位相を測定する工程と、
   立体物を形成するときに、位相を測定した測定結果から、前記画像形成部で形成される前記材料画像が、前記積層位置に到達するときの位相を求め、求めた前記位相に対応して前記記憶部により関連付けて記憶されている前記画像歪みに基づいて、前記画像形成部に与える各層の画像データに対し前記画像歪みを低減する補正を行う工程と、
   を含む
   ことを特徴とする造形方法。

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