JP2018020474A - 造形装置及び造形方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】積層不良の発生を低減させ、より精度の高い立体物を作製する。
【解決手段】複数の材料画像形成部が配設され、前記複数の材料画像形成部のうち一部の材料画像形成部を用いて立体物を作製する途中で、前記一部の材料画像形成部のうち第1の材料画像形成部を第2の材料画像形成部に切り替えて材料画像の形成動作を行う場合、制御手段は、前記第1の材料画像形成部による材料画像の形成動作を続けながら、搬送体上の領域のうち、前記一部の材料画像形成部で形成される材料画像が担持される領域以外の領域に、前記第2の材料画像形成部により形成されるキャリブレーションマーカを担持させて、前記第2の材料画像形成部に対するキャリブレーション処理を行う。
【選択図】図4
【解決手段】複数の材料画像形成部が配設され、前記複数の材料画像形成部のうち一部の材料画像形成部を用いて立体物を作製する途中で、前記一部の材料画像形成部のうち第1の材料画像形成部を第2の材料画像形成部に切り替えて材料画像の形成動作を行う場合、制御手段は、前記第1の材料画像形成部による材料画像の形成動作を続けながら、搬送体上の領域のうち、前記一部の材料画像形成部で形成される材料画像が担持される領域以外の領域に、前記第2の材料画像形成部により形成されるキャリブレーションマーカを担持させて、前記第2の材料画像形成部に対するキャリブレーション処理を行う。
【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。
近年、アディティブマニファクチャリング(AM)と呼ばれる立体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技術は、立体モデルの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、スライスデータに基づいて造形材料を層状にステージ上に順次積層して固着することで、三次元物体(立体物)を作製する技術である。
特許文献1では、電子写真方式によって熱可塑性の造形材料からなる像を形成し、この像を加熱し溶融することにより1層の材料層を形成した後、材料層を順次積層して固着することで、立体物を作製する技術が提案されている。
特許文献1では、電子写真方式によって熱可塑性の造形材料からなる像を形成し、この像を加熱し溶融することにより1層の材料層を形成した後、材料層を順次積層して固着することで、立体物を作製する技術が提案されている。
しかしながら、特許文献1のような従来のAM技術において、例えば大型の立体物を作製する場合には、カートリッジ1つでは造形材料が造形途中で足りなくなることが懸念される。したがって、このような場合には、同種の造形材料が収容されたカートリッジを複数用意し、造形途中でカートリッジを切り替える構成が必要となる。
しかし、カートリッジを切り替える際には、切り替え後に使用するカートリッジに対して、材料層の位置や濃度を補正するキャリブレーション処理を行う必要があり、従来では、キャリブレーション処理を行うときに、造形を中断していた。このため、キャリブレーション処理を行っている間に、ステージ上の立体物の表面の温度が低下してしまうことが懸念される。ステージ上の立体物の表面の温度が低下した状態で、造形が再開されると、再開後に形成された材料層が、ステージ上の立体物に良好に固着せず、積層不良が発生してしまうことが懸念される。
しかし、カートリッジを切り替える際には、切り替え後に使用するカートリッジに対して、材料層の位置や濃度を補正するキャリブレーション処理を行う必要があり、従来では、キャリブレーション処理を行うときに、造形を中断していた。このため、キャリブレーション処理を行っている間に、ステージ上の立体物の表面の温度が低下してしまうことが懸念される。ステージ上の立体物の表面の温度が低下した状態で、造形が再開されると、再開後に形成された材料層が、ステージ上の立体物に良好に固着せず、積層不良が発生してしまうことが懸念される。
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、積層不良の発生を低減させ、より高品質の立体物を作製することを目的とする。
本発明の第1態様は、
造形材料をステージ上で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において、
スライスデータに基づき、造形材料からなる材料画像を形成する材料画像形成部と、
前記材料画像形成部で形成された前記材料画像を担持して前記ステージに向けて搬送する搬送体と、
前記材料画像形成部による材料画像の形成動作に先立ち、前記材料画像形成部により造形材料からなるキャリブレーションマーカを形成して前記搬送体に担持させ、前記搬送体上の前記キャリブレーションマーカを検出手段で検出して、前記材料画像形成部による造形に関するパラメータを補正するキャリブレーション処理を行う制御手段と、
を有し、
複数の前記材料画像形成部が配設され、前記複数の材料画像形成部のうち一部の材料画
像形成部を用いて立体物を作製する途中で、前記一部の材料画像形成部のうち第1の材料画像形成部を第2の材料画像形成部に切り替えて材料画像の形成動作を行う場合、
前記制御手段は、
前記第1の材料画像形成部による材料画像の形成動作を続けながら、
前記搬送体上の領域のうち、前記一部の材料画像形成部で形成される材料画像が担持される領域以外の領域に、前記第2の材料画像形成部により形成されるキャリブレーションマーカを担持させて、前記第2の材料画像形成部に対する前記キャリブレーション処理を行う
ことを特徴とする造形装置を提供する。
造形材料をステージ上で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において、
スライスデータに基づき、造形材料からなる材料画像を形成する材料画像形成部と、
前記材料画像形成部で形成された前記材料画像を担持して前記ステージに向けて搬送する搬送体と、
前記材料画像形成部による材料画像の形成動作に先立ち、前記材料画像形成部により造形材料からなるキャリブレーションマーカを形成して前記搬送体に担持させ、前記搬送体上の前記キャリブレーションマーカを検出手段で検出して、前記材料画像形成部による造形に関するパラメータを補正するキャリブレーション処理を行う制御手段と、
を有し、
複数の前記材料画像形成部が配設され、前記複数の材料画像形成部のうち一部の材料画
像形成部を用いて立体物を作製する途中で、前記一部の材料画像形成部のうち第1の材料画像形成部を第2の材料画像形成部に切り替えて材料画像の形成動作を行う場合、
前記制御手段は、
前記第1の材料画像形成部による材料画像の形成動作を続けながら、
前記搬送体上の領域のうち、前記一部の材料画像形成部で形成される材料画像が担持される領域以外の領域に、前記第2の材料画像形成部により形成されるキャリブレーションマーカを担持させて、前記第2の材料画像形成部に対する前記キャリブレーション処理を行う
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、
造形材料をステージ上で積層することによって3次元の立体物を作製する造形方法において、
スライスデータに基づき、造形材料からなる材料画像を材料画像形成部により形成する工程と、
前記材料画像形成部で形成された前記材料画像を搬送体に担持させて前記ステージに向けて搬送する工程と、
前記材料画像形成部による材料画像の形成動作に先立ち、前記材料画像形成部により造形材料からなるキャリブレーションマーカを形成して前記搬送体に担持させ、前記搬送体上の前記キャリブレーションマーカを検出手段で検出して、前記材料画像形成部による造形に関するパラメータを補正するキャリブレーション処理を行う制御工程と、
を有し、
複数の前記材料画像形成部が配設され、前記複数の材料画像形成部のうち一部の材料画像形成部を用いて立体物を作製する途中で、前記一部の材料画像形成部のうち第1の材料画像形成部を第2の材料画像形成部に切り替えて材料画像の形成動作を行う場合、
前記制御工程では、
前記第1の材料画像形成部による材料画像の形成動作を続けながら、
前記搬送体上の領域のうち、前記一部の材料画像形成部で形成される材料画像が担持される領域以外の領域に、前記第2の材料画像形成部により形成されるキャリブレーションマーカを担持させて、前記第2の材料画像形成部に対する前記キャリブレーション処理を行う
ことを特徴とする造形方法を提供する。
造形材料をステージ上で積層することによって3次元の立体物を作製する造形方法において、
スライスデータに基づき、造形材料からなる材料画像を材料画像形成部により形成する工程と、
前記材料画像形成部で形成された前記材料画像を搬送体に担持させて前記ステージに向けて搬送する工程と、
前記材料画像形成部による材料画像の形成動作に先立ち、前記材料画像形成部により造形材料からなるキャリブレーションマーカを形成して前記搬送体に担持させ、前記搬送体上の前記キャリブレーションマーカを検出手段で検出して、前記材料画像形成部による造形に関するパラメータを補正するキャリブレーション処理を行う制御工程と、
を有し、
複数の前記材料画像形成部が配設され、前記複数の材料画像形成部のうち一部の材料画像形成部を用いて立体物を作製する途中で、前記一部の材料画像形成部のうち第1の材料画像形成部を第2の材料画像形成部に切り替えて材料画像の形成動作を行う場合、
前記制御工程では、
前記第1の材料画像形成部による材料画像の形成動作を続けながら、
前記搬送体上の領域のうち、前記一部の材料画像形成部で形成される材料画像が担持される領域以外の領域に、前記第2の材料画像形成部により形成されるキャリブレーションマーカを担持させて、前記第2の材料画像形成部に対する前記キャリブレーション処理を行う
ことを特徴とする造形方法を提供する。
本発明の第3態様は、
ステージの上で立体モデルに応じた立体物を作製する造形装置であって、
複数の材料画像形成部を有し、前記複数の材料画像形成部それぞれに収容される造形材料を用いて、前記立体モデルの断面形状に基づく材料層を形成する材料層形成手段と、
前記材料層形成手段で形成された前記材料層を担持して前記ステージに向けて搬送する搬送体と、
前記材料層を前記ステージの上で積層する積層手段と、
前記材料層形成手段、前記搬送体、および、前記積層手段の動作を制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段が、前記複数の材料画像形成部のうち一部の材料画像形成部を用いて前記材料層を形成している間に、前記搬送体の前記材料層が形成されない領域に、前記一部の材料画像形成部以外の材料画像形成部を用いてマーカを形成する制御を行う
ことを特徴とする造形装置を提供する。
ステージの上で立体モデルに応じた立体物を作製する造形装置であって、
複数の材料画像形成部を有し、前記複数の材料画像形成部それぞれに収容される造形材料を用いて、前記立体モデルの断面形状に基づく材料層を形成する材料層形成手段と、
前記材料層形成手段で形成された前記材料層を担持して前記ステージに向けて搬送する搬送体と、
前記材料層を前記ステージの上で積層する積層手段と、
前記材料層形成手段、前記搬送体、および、前記積層手段の動作を制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段が、前記複数の材料画像形成部のうち一部の材料画像形成部を用いて前記材料層を形成している間に、前記搬送体の前記材料層が形成されない領域に、前記一部の材料画像形成部以外の材料画像形成部を用いてマーカを形成する制御を行う
ことを特徴とする造形装置を提供する。
本発明によれば、積層不良の発生を低減させ、より高品質の立体物を作製することが可
能となる。
能となる。
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、積層造形技術(AM技術)、すなわち、造形材料を2次元に配置して層状に積層することによって3次元物体(立体物)を作製する技術を採用した造形装置に関する。
造形材料としては、作製する立体物の用途・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、造形目的の3次元物体を構成する材料を「構造材料」と呼び、構造材料で形成される部分を構造体と呼ぶ。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。
本発明は、積層造形技術(AM技術)、すなわち、造形材料を2次元に配置して層状に積層することによって3次元物体(立体物)を作製する技術を採用した造形装置に関する。
造形材料としては、作製する立体物の用途・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、造形目的の3次元物体を構成する材料を「構造材料」と呼び、構造材料で形成される部分を構造体と呼ぶ。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、造形目的とする立体モデルの3次元形状データを積層方向に沿って複数層にスライスして得られるデジタルデータを「スライスデータ」と呼ぶ。スライスデータは、必要に応じて、サポート材料のデータなどの情報を付加して生成される。スライスデータに基づき造形材料で形成される層を「材料層」又は「材料画像」と呼ぶ。より詳しくは、材料層は、1又は複数の材料画像形成部で形成された像により構成されるものであり、各材料画像形成部で形成される像を「材料画像」と呼ぶ。「材料層」は、用いる造形材料の種類に応じて、1又は複数の材料画像を組み合わせて形成される粒子の層である。
また、造形装置を用いて作製しようとする立体モデル(つまり造形装置に与えられる3次元形状データが表す3次元物体)を「造形対象物」とも呼ぶ。また、造形装置で作製された(出力された)3次元物体(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。
また、造形装置を用いて作製しようとする立体モデル(つまり造形装置に与えられる3次元形状データが表す3次元物体)を「造形対象物」とも呼ぶ。また、造形装置で作製された(出力された)3次元物体(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。
<第1実施形態>
以下に、第1実施形態について説明する。
まず、本実施形態の造形装置の全体構成について説明する。
[本実施形態の造形装置の全体構成]
以下に、本実施例形態に係る造形装置の全体構成について説明する。図1は、本実施形態に係る造形装置の全体構成を模式的に示す図である。
図1に示すように、造形装置1は、概略、制御ユニットU1、材料層形成ユニットU2、積層ユニットU3を有して構成される。
制御ユニットU1は、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を生成する処理、材料層形成ユニットU2や積層ユニットU3などの造形装置1の各部の制御などを担うユニットである。
材料層形成ユニットU2は、電子写真プロセスを利用して造形材料からなる材料層(材料画像)を形成するユニットである。また、材料層形成ユニットU2が、セットされる造形材料の種類を自動的に検知して制御ユニットU1に造形材料の情報を送ったり、作業者が直接入力したりすることで、制御ユニットU1は造形材料の種類を認識できる。
積層ユニットU3は、材料層形成ユニットU2で形成された複数の材料層を順に積層し固着することによって、造形物を作製するユニットである。
以下に、第1実施形態について説明する。
まず、本実施形態の造形装置の全体構成について説明する。
[本実施形態の造形装置の全体構成]
以下に、本実施例形態に係る造形装置の全体構成について説明する。図1は、本実施形態に係る造形装置の全体構成を模式的に示す図である。
図1に示すように、造形装置1は、概略、制御ユニットU1、材料層形成ユニットU2、積層ユニットU3を有して構成される。
制御ユニットU1は、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を生成する処理、材料層形成ユニットU2や積層ユニットU3などの造形装置1の各部の制御などを担うユニットである。
材料層形成ユニットU2は、電子写真プロセスを利用して造形材料からなる材料層(材料画像)を形成するユニットである。また、材料層形成ユニットU2が、セットされる造形材料の種類を自動的に検知して制御ユニットU1に造形材料の情報を送ったり、作業者が直接入力したりすることで、制御ユニットU1は造形材料の種類を認識できる。
積層ユニットU3は、材料層形成ユニットU2で形成された複数の材料層を順に積層し固着することによって、造形物を作製するユニットである。
造形動作について詳しくは後述するが、まず、制御ユニットU1で生成されたスライスデータに基づいて、材料層形成ユニットU2の材料画像形成部10a,10bにて材料画像が形成される。そして、材料画像形成部10a,10bにて形成された材料画像は、それぞれ転写装置110a,110bにて中間担持体111に転写され、材料層Mとなって、積層ユニットU3へ向けて搬送される。
その後、材料層Mは、材料層形成ユニットU2の中間担持体111から、積層ユニットU3の第2中間担持体30へ転写され、そのまま、あるいは、途中で不図示のヒータにより溶融され薄膜化された後、積層位置Nへと搬送される。
第2中間担持体30により担持された材料層Mは、積層位置Nに到達すると、ヒータ33とステージ34とに挟まれることにより、ステージ34上の造形物Sに積層され固着される。積層位置Nは、材料層Mの積層(ステージ34上の造形物Sに材料層を積み上げる工程)が行われる位置である。図1の構成では、ヒータ33とステージ34とに挟まれることで、第2中間担持体30により担持された材料層Mとステージ34上の造形物Sとが当接する部分が積層位置Nとなる。
その後、材料層Mは、材料層形成ユニットU2の中間担持体111から、積層ユニットU3の第2中間担持体30へ転写され、そのまま、あるいは、途中で不図示のヒータにより溶融され薄膜化された後、積層位置Nへと搬送される。
第2中間担持体30により担持された材料層Mは、積層位置Nに到達すると、ヒータ33とステージ34とに挟まれることにより、ステージ34上の造形物Sに積層され固着される。積層位置Nは、材料層Mの積層(ステージ34上の造形物Sに材料層を積み上げる工程)が行われる位置である。図1の構成では、ヒータ33とステージ34とに挟まれることで、第2中間担持体30により担持された材料層Mとステージ34上の造形物Sとが当接する部分が積層位置Nとなる。
ここで、積層ユニットU3で発生する熱が、材料層形成ユニットU2に伝わると、造形材料が軟化したり、材料画像形成部10a,10bでの材料層形成プロセスにおける条件や転写部11における転写プロセスの条件が変化したりしてしまう場合がある。その場合、安定して材料層を形成できなくなるおそれがある。
そこで、造形装置1は、材料層形成ユニットU2と積層ユニットU3との最近接距離を変更可能な機構40を有しており、本実施形態では、材料層形成ユニットU2は図1において水平方向に移動可能に構成されている。本実施形態の機構40は、材料層形成ユニットU2全体を移動させることで、中間担持体111と第2中間担持体30との間の接触/離間を切り替えるものであり、例えば、リニアアクチュエータや、カム機構とモータの組み合わせ等で構成される。このことで、材料層形成ユニットU2と積層ユニットU3とは、材料層を受け渡すプロセス以外のときには互いに離間した状態となるように構成されている。本実施形態では、機構40は、材料層形成ユニットU2全体を移動させるものであるが、これに限らず、積層ユニットU3全体を移動させる機構であってもよい。ただし、このようなユニット全体を動かす機構は大掛かりになるため、例えば積層ユニットU3の2次転写ローラ31を動かして、中間担持体111と第2中間担持体30とを接触あるいは離間させる機構としてもよい。
そこで、造形装置1は、材料層形成ユニットU2と積層ユニットU3との最近接距離を変更可能な機構40を有しており、本実施形態では、材料層形成ユニットU2は図1において水平方向に移動可能に構成されている。本実施形態の機構40は、材料層形成ユニットU2全体を移動させることで、中間担持体111と第2中間担持体30との間の接触/離間を切り替えるものであり、例えば、リニアアクチュエータや、カム機構とモータの組み合わせ等で構成される。このことで、材料層形成ユニットU2と積層ユニットU3とは、材料層を受け渡すプロセス以外のときには互いに離間した状態となるように構成されている。本実施形態では、機構40は、材料層形成ユニットU2全体を移動させるものであるが、これに限らず、積層ユニットU3全体を移動させる機構であってもよい。ただし、このようなユニット全体を動かす機構は大掛かりになるため、例えば積層ユニットU3の2次転写ローラ31を動かして、中間担持体111と第2中間担持体30とを接触あるいは離間させる機構としてもよい。
[制御ユニット]
次に、本実施形態の制御ユニットU1の構成について説明する。
図1に示すように、制御ユニットU1は、その機能として、3次元形状データ入力部U10、スライスデータ計算部U11、材料層形成ユニット制御部U12、積層ユニット制御部U13等を有する。
次に、本実施形態の制御ユニットU1の構成について説明する。
図1に示すように、制御ユニットU1は、その機能として、3次元形状データ入力部U10、スライスデータ計算部U11、材料層形成ユニット制御部U12、積層ユニット制御部U13等を有する。
3次元形状データ入力部U10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を有する。3次元形状データとしては、3次元CAD
、3次元モデラー、3次元スキャナ等で作成・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。
、3次元モデラー、3次元スキャナ等で作成・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。
スライスデータ計算部U11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材料層形成ユニットU2で画像形成に用いるデータ(スライスデータ)を生成する機能を有する。さらに、スライスデータ計算部U11は、3次元形状データ又は上下層の断面形状を解析して、オーバーハング部(宙に浮く部分)の有無を判断し、必要に応じてサポート体の形成に用いられるデータを含むスライスデータを生成する。
本実施例の材料層形成ユニットU2は、複数種類の造形材料を用いた材料層の形成が可能である。そのため、各造形材料からなる材料層を形成するためのデータを含むスライスデータに対応した材料層を形成することができる。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(各値が造形材料の種類を表す)やマルチプレーンの画像データ(各プレーンが造形材料の種類に対応する)を用いることができる。
本実施例の材料層形成ユニットU2は、複数種類の造形材料を用いた材料層の形成が可能である。そのため、各造形材料からなる材料層を形成するためのデータを含むスライスデータに対応した材料層を形成することができる。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(各値が造形材料の種類を表す)やマルチプレーンの画像データ(各プレーンが造形材料の種類に対応する)を用いることができる。
材料層形成ユニット制御部U12は、スライスデータ計算部U11で生成されたスライスデータを基に、材料層形成ユニットU2における材料層形成プロセスを制御する機能を有する。後述するが、材料層を構成する造形材料の粒子が所定の条件を満たす配置になるように現像装置を制御するのも、制御ユニットU1である。また、積層ユニット制御部U13は、積層ユニットU3における積層プロセスを制御する機能を有する。各ユニットでの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、制御ユニットU1は、操作部、表示部、記憶部も備える。操作部は、ユーザからの指示を受け付ける機能を有する。例えば、電源のオン/オフ、装置の各種設定、動作指示などの入力が可能である。表示部は、ユーザへの情報提示を行う機能を有する。例えば、各種設定画面、エラーメッセージ、動作状況などの提示が可能である。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機能を有する。
制御ユニットU1は、ハードウエア的には、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。上述した各機能部U10〜U13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実現されるものである。ただし、上述した機能部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や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。
制御ユニットU1は、ハードウエア的には、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。上述した各機能部U10〜U13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実現されるものである。ただし、上述した機能部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や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。
[材料層形成ユニット]
次に、材料層形成ユニットU2の構成を説明する。
材料層形成ユニットU2は、電子写真プロセスを利用して造形材料からなる材料層を形成するユニットである。電子写真プロセスは、次のようにして所望の材料層を像担持体(感光体)上に形成する手法である。まず、像担持体を一様に帯電し、帯電した像担持体に画像情報に応じた露光を行うことで、画像情報に応じた潜像(静電潜像)を像担持体に形成する。そして、像担持体上の潜像部分に造形材料の粒子を付着させて、像担持体上に造形材料の粒子の像、すなわち材料層を形成する。このような一連のプロセスによって、所望の材料層を像担持体上に形成する。
次に、材料層形成ユニットU2の構成を説明する。
材料層形成ユニットU2は、電子写真プロセスを利用して造形材料からなる材料層を形成するユニットである。電子写真プロセスは、次のようにして所望の材料層を像担持体(感光体)上に形成する手法である。まず、像担持体を一様に帯電し、帯電した像担持体に画像情報に応じた露光を行うことで、画像情報に応じた潜像(静電潜像)を像担持体に形成する。そして、像担持体上の潜像部分に造形材料の粒子を付着させて、像担持体上に造形材料の粒子の像、すなわち材料層を形成する。このような一連のプロセスによって、所望の材料層を像担持体上に形成する。
図1に示すように、材料層形成ユニットU2は、材料画像形成部10a、材料画像形成部10b、転写部11を備えており、材料層形成ユニットU2ごと水平方向に移動可能に
なっている。
材料画像形成部10aは、造形材料Maを用いて材料層を形成するための材料画像を形成する手段である。材料画像形成部10aは、像担持体100a、像担持体100aを帯電する帯電装置101a、像担持体100aを露光して潜像を形成する露光装置102a、潜像を造形材料Maによって現像し像担持体100a表面に材料画像を形成する現像装置103aを有する。また材料画像形成部10aは、像担持体100aをクリーニングするクリーニング装置105aを有する。
なっている。
材料画像形成部10aは、造形材料Maを用いて材料層を形成するための材料画像を形成する手段である。材料画像形成部10aは、像担持体100a、像担持体100aを帯電する帯電装置101a、像担持体100aを露光して潜像を形成する露光装置102a、潜像を造形材料Maによって現像し像担持体100a表面に材料画像を形成する現像装置103aを有する。また材料画像形成部10aは、像担持体100aをクリーニングするクリーニング装置105aを有する。
材料画像形成部10bは、造形材料Mbを用いて材料層を形成するための材料画像を形成する手段である。材料画像形成部10bは材料画像形成部10a同様に、像担持体100b、帯電装置101b、露光装置102b、現像装置103b、クリーニング装置105bを有する。
転写部11は、転写装置110a,110b、中間担持体111、第2クリーニング装置112、画像検知センサ113を備えている。材料画像形成部10a,10bで形成された材料画像が転写装置110a,110bにより中間担持体111に転写され、材料層Mが形成される。
転写部11は、転写装置110a,110b、中間担持体111、第2クリーニング装置112、画像検知センサ113を備えている。材料画像形成部10a,10bで形成された材料画像が転写装置110a,110bにより中間担持体111に転写され、材料層Mが形成される。
通常の造形時においては、造形材料Maとして、熱可塑性の樹脂等からなる構造材料を用い、造形材料Mb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。なお、オーバーハング部が無くサポート体が必要無い断面の場合には、材料画像形成部10bでの画像形成は行わない。その場合、構造材料のみで材料層Mが形成されることとなる。各造形材料の粒子の直径は5μm以上50μm以下が好ましい。
これらの材料画像形成部10a,10bは、中間担持体111の表面に沿って、中間担持体111の搬送方向に並んで配置されている。
なお、図1では、中間担持体111の回転方向(ベルト表面の移動方向)において、材料画像形成部10aを材料画像形成部10bよりも上流側に配置したが、材料画像形成部の配置順はこれに限らず、適宜設定することができる。また、材料画像形成部の数は2つに限定されるものではない。すなわち、材料画像形成部は、造形装置の仕様、用いる造形材料の種類や数に応じて、適切な数に設定することができる。
なお、図1では、中間担持体111の回転方向(ベルト表面の移動方向)において、材料画像形成部10aを材料画像形成部10bよりも上流側に配置したが、材料画像形成部の配置順はこれに限らず、適宜設定することができる。また、材料画像形成部の数は2つに限定されるものではない。すなわち、材料画像形成部は、造形装置の仕様、用いる造形材料の種類や数に応じて、適切な数に設定することができる。
また、材料画像形成部10a,10bはそれぞれ、材料画像形成動作を行うときに位置する第1位置と、材料画像形成動作を行わないときに位置する第2位置(待機位置)との間を移動可能に設けられている。材料画像形成部10a(10b)が第1位置に位置するときには、像担持体100a(100b)上の材料層が中間担持体111に転写できるように、像担持体100a(100b)と中間担持体111とが接触した状態にある。材料画像形成部が10a(10b)が第2位置に位置するときには、像担持体100a(100b)が中間担持体111から離間した状態にある。
このような構成により、材料画像形成動作を行っていない像担持体を、中間担持体111から離間させた状態とすることができるので、像担持体100a,100bや中間担持体111の摩耗、劣化を抑制できることができる。
このような構成により、材料画像形成動作を行っていない像担持体を、中間担持体111から離間させた状態とすることができるので、像担持体100a,100bや中間担持体111の摩耗、劣化を抑制できることができる。
以下、材料層形成ユニットU2の各部の構成について図2を用いて詳しく説明する。ただし、材料画像形成部10a,10bに共通する説明の中では、説明の便宜上、各構成部材の符号に添えた添え字a,bを省略し、材料画像形成部10、像担持体100などと記載する場合もある。
図2は、材料画像形成部10の構成を模式的に示す図である。
(像担持体)
像担持体100は、潜像を担持するための部材である。本実施形態では、アルミニウムなどの金属製シリンダ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、造形装置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、不図示の枠体に回転自在に支持されており、材料画像の形成時には不図示の駆動源によって図2において反時計周りに一定速度で回転する。
図2は、材料画像形成部10の構成を模式的に示す図である。
(像担持体)
像担持体100は、潜像を担持するための部材である。本実施形態では、アルミニウムなどの金属製シリンダ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、造形装置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、不図示の枠体に回転自在に支持されており、材料画像の形成時には不図示の駆動源によって図2において反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。本実施例では、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、結像レンズ等の光学部材とを有して構成される。
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。本実施例では、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、結像レンズ等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、公知の接触1成分現像方式を用い、造形材料(ここでは、構造材料又はサポート材料)の粒子を像担持体100に供給することで、潜像を可視化する現像手段である。なお、本明細書では、像担持体100上で造形材料によって可視化された像を材料画像と称している。
現像装置103は、いわゆる現像カートリッジの構造をとり、材料層形成ユニットU2に対し着脱自在に設けられているとよい。これにより、カートリッジの交換により造形材料の補充・変更が容易にできる。また、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)、像担持体自体の交換を可能にしてもよい。構造材料やサポート材料の種類、固さ、粒径により像担持体100の摩耗や寿命が特に問題となる場合には、プロセスカートリッジ構成の方が実用性・利便性に優れる。
現像装置103は、公知の接触1成分現像方式を用い、造形材料(ここでは、構造材料又はサポート材料)の粒子を像担持体100に供給することで、潜像を可視化する現像手段である。なお、本明細書では、像担持体100上で造形材料によって可視化された像を材料画像と称している。
現像装置103は、いわゆる現像カートリッジの構造をとり、材料層形成ユニットU2に対し着脱自在に設けられているとよい。これにより、カートリッジの交換により造形材料の補充・変更が容易にできる。また、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)、像担持体自体の交換を可能にしてもよい。構造材料やサポート材料の種類、固さ、粒径により像担持体100の摩耗や寿命が特に問題となる場合には、プロセスカートリッジ構成の方が実用性・利便性に優れる。
(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上に残った造形材料の粒子等を回収し、像担持体100の表面を清浄する手段である。本実施例では、像担持体100に対しカウンタ方向に当接させたクリーニングブレードによって粒子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。
(転写装置)
転写部11に設けられた転写装置110は、像担持体100の周面に形成された材料層を、像担持体100と中間担持体111との間に形成された1次転写ニップ部T1で、中間担持体111の表面へ転写(1次転写)させる転写手段である。転写装置110は、中間担持体111を挟んで像担持体100の反対側に配置されている。そして、像担持体100上の材料層の帯電極性と逆極性の電圧が、不図示の電源から転写装置110に印加され、像担持体100と転写装置110との間に電位差が形成されることで、像担持体100上の材料層が、静電的に中間担持体111へと転写される。このとき、転写装置110に印加される電圧を変更し、像担持体100と転写装置110との間の電位差を変更することで、像担持体100から中間担持体111に転写される材料層の濃度を調整することができる。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105は、転写されずに像担持体100上に残った造形材料の粒子等を回収し、像担持体100の表面を清浄する手段である。本実施例では、像担持体100に対しカウンタ方向に当接させたクリーニングブレードによって粒子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。
(転写装置)
転写部11に設けられた転写装置110は、像担持体100の周面に形成された材料層を、像担持体100と中間担持体111との間に形成された1次転写ニップ部T1で、中間担持体111の表面へ転写(1次転写)させる転写手段である。転写装置110は、中間担持体111を挟んで像担持体100の反対側に配置されている。そして、像担持体100上の材料層の帯電極性と逆極性の電圧が、不図示の電源から転写装置110に印加され、像担持体100と転写装置110との間に電位差が形成されることで、像担持体100上の材料層が、静電的に中間担持体111へと転写される。このとき、転写装置110に印加される電圧を変更し、像担持体100と転写装置110との間の電位差を変更することで、像担持体100から中間担持体111に転写される材料層の濃度を調整することができる。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。
(中間担持体)
中間担持体111は、各材料画像形成部10で形成された材料画像が転写される担持体
(搬送体)である。材料画像形成部10aから中間担持体111に構造材料で形成される材料画像が転写された後、それと中間担持体111上(搬送体上)の位置を合わせて、材料画像形成部10aより下流の材料画像形成部10bからサポート材料で形成される材料画像が転写される。このことで、中間担持体111の表面上に1枚分(1層分)の材料層Mが形成される。
中間担持体111は、樹脂、ポリイミド等の材料で形成された無端状のベルト部材であり、図1に示すように、複数のローラ114,115に張架されている。なお、ローラ114,115の他にテンションローラを設け、中間担持体111のテンションを調整できるようにしてもよい。ローラ114,115のうち少なくとも1つは駆動ローラであり、材料層の形成時には不図示の駆動源の駆動力によって中間担持体111を図1,2において時計周りに回転させる。また、ローラ114は、積層ユニットU3の第2中間担持体30との間で2次転写ニップ部T2を形成するローラである。
中間担持体111は、各材料画像形成部10で形成された材料画像が転写される担持体
(搬送体)である。材料画像形成部10aから中間担持体111に構造材料で形成される材料画像が転写された後、それと中間担持体111上(搬送体上)の位置を合わせて、材料画像形成部10aより下流の材料画像形成部10bからサポート材料で形成される材料画像が転写される。このことで、中間担持体111の表面上に1枚分(1層分)の材料層Mが形成される。
中間担持体111は、樹脂、ポリイミド等の材料で形成された無端状のベルト部材であり、図1に示すように、複数のローラ114,115に張架されている。なお、ローラ114,115の他にテンションローラを設け、中間担持体111のテンションを調整できるようにしてもよい。ローラ114,115のうち少なくとも1つは駆動ローラであり、材料層の形成時には不図示の駆動源の駆動力によって中間担持体111を図1,2において時計周りに回転させる。また、ローラ114は、積層ユニットU3の第2中間担持体30との間で2次転写ニップ部T2を形成するローラである。
(第2クリーニング装置)
第2クリーニング装置112は、中間担持体111の表面に付着した造形材料等をクリーニングする手段である。本実施例では、中間担持体111に対しカウンタ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)
画像検知センサ113は、中間担持体111の表面に担持された材料層の位置や造形材粒子の濃度を読み取る検知手段である。画像検知センサ113の検知結果は、キャリブレーション、材料層の位置合わせ、積層ユニットU3とのタイミング制御、材料層の異常検知等に利用される。なお、材料層の異常とは、材料層が所望の像でない、像が無い、厚みのばらつきや像の位置ずれが許容値を超える等をいう。
材料層の造形材粒子の濃度は、画像検知センサ113が材料層の単位体積当りの投影面積率を検知する機能を備えることによって読み取ることができる。具体的には、画像検知センサ113が、材料層に照明を当てて得られた濃淡画像を画像処理する機能を備えていればよい。
第2クリーニング装置112は、中間担持体111の表面に付着した造形材料等をクリーニングする手段である。本実施例では、中間担持体111に対しカウンタ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)
画像検知センサ113は、中間担持体111の表面に担持された材料層の位置や造形材粒子の濃度を読み取る検知手段である。画像検知センサ113の検知結果は、キャリブレーション、材料層の位置合わせ、積層ユニットU3とのタイミング制御、材料層の異常検知等に利用される。なお、材料層の異常とは、材料層が所望の像でない、像が無い、厚みのばらつきや像の位置ずれが許容値を超える等をいう。
材料層の造形材粒子の濃度は、画像検知センサ113が材料層の単位体積当りの投影面積率を検知する機能を備えることによって読み取ることができる。具体的には、画像検知センサ113が、材料層に照明を当てて得られた濃淡画像を画像処理する機能を備えていればよい。
ここで、画像検知センサ113で材料層の単位面積当たりの投影面積率を検知した検知結果を用いて制御ユニットU1により行われる具体的な動作シーケンスについて説明する。図3は、画像検知センサ113の検知結果を用いて制御ユニットU1により行われる具体的な動作シーケンスを示すフローチャートである。
材料画像形成部10aにて構造材料からなる材料画像を形成し(S500)、材料画像形成部10bにてサポート材料からなる材料画像を形成し(S501)、これらの材料画像を中間担持体111に順次転写して、1層分の材料層Mを形成する(S502)。材料層Mは、中間担持体111によって積層ユニットU3に向けて搬送される途中、画像検知センサ113により、単位面積当たりの投影面積率が検知される(S503)。
材料画像形成部10aにて構造材料からなる材料画像を形成し(S500)、材料画像形成部10bにてサポート材料からなる材料画像を形成し(S501)、これらの材料画像を中間担持体111に順次転写して、1層分の材料層Mを形成する(S502)。材料層Mは、中間担持体111によって積層ユニットU3に向けて搬送される途中、画像検知センサ113により、単位面積当たりの投影面積率が検知される(S503)。
制御ユニットU1は、画像検知センサ113で検知された材料層Mの単位面積当たりの投影面積率の情報を取得し、単位面積当たりの投影面積率が閾値以上の場合を正常、閾値未満の場合を異常と判断する(S504)。制御ユニットU1は、S504で正常と判断した場合(S504でNO)、材料層形成ユニットU2と積層ユニットU3が接触するように制御し(S505)、中間担持体111上の材料層Mを、第2中間担持体30へと転写させる(S506)。材料層Mが第2中間担持体30に転写すると、材料層形成ユニットU2と積層ユニットU3とを離間させ(S507)、第2中間担持体30により材料層Mを積層位置Nへと搬送させる(S508)。
材料層Mが積層位置Nに到達すると、第2中間担持体30が停止し(S509)、ステージ34が上昇して(S510)、材料層Mはステージ34上の造形物Sの上に積層される(S511)。積層が完了すると、ステージ34が下降し(S512)、所定数の材料
層Mを積層したかどうか判断し、否定判断の場合にはS500に戻り、肯定判断の場合に処理を終了する(S513)。
材料層Mが積層位置Nに到達すると、第2中間担持体30が停止し(S509)、ステージ34が上昇して(S510)、材料層Mはステージ34上の造形物Sの上に積層される(S511)。積層が完了すると、ステージ34が下降し(S512)、所定数の材料
層Mを積層したかどうか判断し、否定判断の場合にはS500に戻り、肯定判断の場合に処理を終了する(S513)。
制御ユニットU1は、S504で異常と判断した場合(S504でYES)、材料層形成ユニットU2と積層ユニットU3が離間した状態を維持するよう制御する(S514)。すると、中間担持体111上の材料層Mは、第2中間担持体30に転写されず、第2クリーニング装置112によって除去される(S515)。
ここでは、具体例として、材料層Mをそのままの状態で積層する例を説明したが、材料層Mが積層位置Nに到達するまでの間に、材料層Mを一旦溶融させ薄膜化しておくものであってもよい。
画像検知センサ113は、材料層Mを検知するものであれば、その方式は特に限定されるものではない。画像検知センサ113は、材料層Mのうち1箇所を検知するものであってよく、また、材料層Mの複数箇所を検知するものであってもよい。材料層Mの複数箇所を検知する場合には、材料層Mが搬送される搬送方向と交差する方向に、検知素子が複数配設されるものであるとよい。
ここでは、具体例として、材料層Mをそのままの状態で積層する例を説明したが、材料層Mが積層位置Nに到達するまでの間に、材料層Mを一旦溶融させ薄膜化しておくものであってもよい。
画像検知センサ113は、材料層Mを検知するものであれば、その方式は特に限定されるものではない。画像検知センサ113は、材料層Mのうち1箇所を検知するものであってよく、また、材料層Mの複数箇所を検知するものであってもよい。材料層Mの複数箇所を検知する場合には、材料層Mが搬送される搬送方向と交差する方向に、検知素子が複数配設されるものであるとよい。
[積層ユニット]
次に、積層ユニットU3の構成について説明する。
積層ユニットU3は、材料層形成ユニットU2で形成された材料層Mを中間担持体111から受け取り、これを順に積層し固着することによって、造形物を形成するユニットである。
図1に示すように、積層ユニットU3は、第2中間担持体30、2次転写ローラ31、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、積層ユニットU3の各部の構成について詳しく説明する。
次に、積層ユニットU3の構成について説明する。
積層ユニットU3は、材料層形成ユニットU2で形成された材料層Mを中間担持体111から受け取り、これを順に積層し固着することによって、造形物を形成するユニットである。
図1に示すように、積層ユニットU3は、第2中間担持体30、2次転写ローラ31、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、積層ユニットU3の各部の構成について詳しく説明する。
(第2中間担持体)
第2中間担持体30は、材料層形成ユニットU2で形成された材料層Mを中間担持体111から受け取り、その材料層Mを積層位置Nまで担持搬送する搬送体である。
第2中間担持体30は、樹脂、ポリイミドや、ステンレス等の金属などの材料からなる無端状のベルト部材であり、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。2次転写ローラ31、ローラ301,302のうち少なくともいずれかが駆動ローラであり、不図示の駆動源の駆動力による駆動ローラの回転にしたがって第2中間担持体30は図1において時計周りに回転する。また、ローラ303,304は、第2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中間担持体30の部分(つまり積層時の材料層)を平らに保つ役割も担うローラ対である。
第2中間担持体30は、材料層形成ユニットU2で形成された材料層Mを中間担持体111から受け取り、その材料層Mを積層位置Nまで担持搬送する搬送体である。
第2中間担持体30は、樹脂、ポリイミドや、ステンレス等の金属などの材料からなる無端状のベルト部材であり、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。2次転写ローラ31、ローラ301,302のうち少なくともいずれかが駆動ローラであり、不図示の駆動源の駆動力による駆動ローラの回転にしたがって第2中間担持体30は図1において時計周りに回転する。また、ローラ303,304は、第2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中間担持体30の部分(つまり積層時の材料層)を平らに保つ役割も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、材料層形成ユニットU2の中間担持体111から、積層ユニットU3の第2中間担持体30へと、材料層M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、材料層形成ユニットU2のローラ114との間で中間担持体111及び第2中間担持体30を挟み込むことで、両者のベルト間に2次転写ニップ部T2を形成する。そして、不図示の電源により2次転写ローラ31に材料層Mの帯電極性とは逆極性の電圧を印加することで、2次転写ローラ31とローラ114との間に電位差が形成され、中間担持体111上の材料層Mが、静電的に第2中間担持体30へと転写される。このとき、2次転写ローラ31に印加される電圧を変更し、2次転写ローラ31とローラ114との間の電位差を変更することで、中間担持体111から第2中間担持体30に転写される材料層Mの濃度を調整することができる。なお、2次転写ローラ31とローラ302の間に、第2中間担持体30上の材料層Mを加熱溶融して、積層する前に薄膜化するためのヒータが配設されるものであってもよい。
2次転写ローラ31は、材料層形成ユニットU2の中間担持体111から、積層ユニットU3の第2中間担持体30へと、材料層M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、材料層形成ユニットU2のローラ114との間で中間担持体111及び第2中間担持体30を挟み込むことで、両者のベルト間に2次転写ニップ部T2を形成する。そして、不図示の電源により2次転写ローラ31に材料層Mの帯電極性とは逆極性の電圧を印加することで、2次転写ローラ31とローラ114との間に電位差が形成され、中間担持体111上の材料層Mが、静電的に第2中間担持体30へと転写される。このとき、2次転写ローラ31に印加される電圧を変更し、2次転写ローラ31とローラ114との間の電位差を変更することで、中間担持体111から第2中間担持体30に転写される材料層Mの濃度を調整することができる。なお、2次転写ローラ31とローラ302の間に、第2中間担持体30上の材料層Mを加熱溶融して、積層する前に薄膜化するためのヒータが配設されるものであってもよい。
(画像検知センサ)
画像検知センサ32は、第2中間担持体30の表面に担持された材料層Mの位置や造形材粒子の濃度を検知する検知手段である。画像検知センサ32の検知結果は、材料層の位置合わせ、積層位置への搬送タイミング制御等に利用される。
(ヒータ)
ヒータ33は、積層位置Nに搬送された材料層M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、ハロゲンヒータ等を用いることができる。ここで、温度制御手段としては、加熱するためのヒータだけでなく、放熱ないし冷却により材料層Mの温度を積極的に低下させる構成をさらに有するものであってもよい。なお、ヒータ33は、その下面(第2中間担持体30に対向する側の面)が平面となっており、積層位置Nを通過する第2中間担持体30のガイドと、材料層Mに均等な圧力を加える押圧部材の役割も兼ねている。
画像検知センサ32は、第2中間担持体30の表面に担持された材料層Mの位置や造形材粒子の濃度を検知する検知手段である。画像検知センサ32の検知結果は、材料層の位置合わせ、積層位置への搬送タイミング制御等に利用される。
(ヒータ)
ヒータ33は、積層位置Nに搬送された材料層M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、ハロゲンヒータ等を用いることができる。ここで、温度制御手段としては、加熱するためのヒータだけでなく、放熱ないし冷却により材料層Mの温度を積極的に低下させる構成をさらに有するものであってもよい。なお、ヒータ33は、その下面(第2中間担持体30に対向する側の面)が平面となっており、積層位置Nを通過する第2中間担持体30のガイドと、材料層M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、造形物が積層される平面台である。ステージ34は、不図示のアクチュエータによって上下方向(積層位置の第2中間担持体30のベルト面(ステージ表面(上面)に垂直な方向)に移動可能に構成されている。
ステージ34は、積層位置まで担持搬送された第2中間担持体30上の材料層をヒータ33との間で挟み込み、加熱、加圧(必要に応じて放熱ないし冷却)を行うことで、第2中間担持体30側からステージ34側へと材料層Mを転写させる。1層目の材料層Mはステージ34の上に直接転写され、2層目以降の材料層Mはステージ34上の作製途中の造形物Sの上に積み上げられていく。このように本実施例では、ヒータ33とステージ34によって、材料層Mを積層する積層手段が構成される。
ここで、本実施形態では、ステージ34が、上下方向に移動可能に構成されている場合について説明したが、これに限るものではなく、ステージ34は、第2中間担持体30の搬送方向に対しても移動可能に構成されていてもよい。この場合、ステージ34と第2中間担持体30が同期して移動しながら、材料層Mをステージ34上の造形物Sの上に積層することができる。このような構成とすることで、第2中間担持体30に担持された材料層Mが積層位置Nに到達したときに、第2中間担持体30の駆動を一旦停止させる必要がなくなる。その結果、積層工程に制約されることなく、材料層形成ユニットU2で形成した材料層Mを第2中間担持体30に転写することができ、より効率よく積層を行うことが可能となる。
ステージ34は、造形物が積層される平面台である。ステージ34は、不図示のアクチュエータによって上下方向(積層位置の第2中間担持体30のベルト面(ステージ表面(上面)に垂直な方向)に移動可能に構成されている。
ステージ34は、積層位置まで担持搬送された第2中間担持体30上の材料層をヒータ33との間で挟み込み、加熱、加圧(必要に応じて放熱ないし冷却)を行うことで、第2中間担持体30側からステージ34側へと材料層Mを転写させる。1層目の材料層Mはステージ34の上に直接転写され、2層目以降の材料層Mはステージ34上の作製途中の造形物Sの上に積み上げられていく。このように本実施例では、ヒータ33とステージ34によって、材料層Mを積層する積層手段が構成される。
ここで、本実施形態では、ステージ34が、上下方向に移動可能に構成されている場合について説明したが、これに限るものではなく、ステージ34は、第2中間担持体30の搬送方向に対しても移動可能に構成されていてもよい。この場合、ステージ34と第2中間担持体30が同期して移動しながら、材料層Mをステージ34上の造形物Sの上に積層することができる。このような構成とすることで、第2中間担持体30に担持された材料層Mが積層位置Nに到達したときに、第2中間担持体30の駆動を一旦停止させる必要がなくなる。その結果、積層工程に制約されることなく、材料層形成ユニットU2で形成した材料層Mを第2中間担持体30に転写することができ、より効率よく積層を行うことが可能となる。
これらのユニットU1〜U3は、互いに異なる筐体に収められていてもよいし、1つの筐体の中に収められていてもよい。ユニットU1〜U3を別筐体にする構成は、造形装置の用途、要求性能、使用したい造形材料、設置スペース等に応じて、また故障時の対応として、ユニットの組み合わせや交換等を容易に行うことができ、装置構成の自由度及び利便性を向上できる利点がある。一方、全てのユニットを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に示すユニット構成は、造形装置の一例を示したに過ぎず、他の構成を採用した造形装置であっても、本発明を好適に適用することができる。
以上、材料画像形成部10aに構造材料、材料画像形成部10bにサポート材料が収容された場合の造形動作について説明した。
次に、本実施形態の特徴的な制御について説明する。以下では、同じ種類の造形材料が複数の材料画像形成部10a,10bに収容されている形態について説明する。
本実施形態では、造形物の作製途中で、はじめに使用していた材料画像形成部10aの造形材料が無くなる場合に、使用する材料画像形成部を他の材料画像形成部10bに切り替えて、造形を継続して行う。使用する材料画像形成部を他の材料画像形成部10bに切
り替える際には、材料画像形成部10bによる材料画像形成動作に先立ち、材料画像形成部10bによる造形に関するパラメータを補正するキャリブレーション処理が必要となる。本実施形態では、材料画像形成部10aの造形材料が無くなるときに、造形動作を止めることなく、このキャリブレーション処理を行い、その後、使用する材料画像形成部を次の材料画像形成部10bに切り替えることで、造形を継続して行うことを可能とする。
ここで、複数の材料画像形成部として、本実施形態では、2つの材料画像形成部10a,10bを例示して説明するが、これに限るものではない。材料画像形成部は3つ以上設けられていてもよく、3つ以上の材料画像形成部のうち一部の材料画像形成部を用いて立体物を作製する途中で、次のように材料画像形成部を切り替えるものであってもよい。すなわち、前記一部の材料画像形成部のうちの材料画像形成部10aを、前記一部の材料画像形成部以外の材料画像形成部である材料画像形成部10bに切り替えるものであってもよい。
材料画像形成部10a,10bは、造形装置本体に対して着脱可能なカートリッジとして構成されるもので、以下の説明では、説明の便宜上、材料画像形成部10a,10bをそれぞれCRG(カートリッジ)1、CRG2とする。
次に、本実施形態の特徴的な制御について説明する。以下では、同じ種類の造形材料が複数の材料画像形成部10a,10bに収容されている形態について説明する。
本実施形態では、造形物の作製途中で、はじめに使用していた材料画像形成部10aの造形材料が無くなる場合に、使用する材料画像形成部を他の材料画像形成部10bに切り替えて、造形を継続して行う。使用する材料画像形成部を他の材料画像形成部10bに切
り替える際には、材料画像形成部10bによる材料画像形成動作に先立ち、材料画像形成部10bによる造形に関するパラメータを補正するキャリブレーション処理が必要となる。本実施形態では、材料画像形成部10aの造形材料が無くなるときに、造形動作を止めることなく、このキャリブレーション処理を行い、その後、使用する材料画像形成部を次の材料画像形成部10bに切り替えることで、造形を継続して行うことを可能とする。
ここで、複数の材料画像形成部として、本実施形態では、2つの材料画像形成部10a,10bを例示して説明するが、これに限るものではない。材料画像形成部は3つ以上設けられていてもよく、3つ以上の材料画像形成部のうち一部の材料画像形成部を用いて立体物を作製する途中で、次のように材料画像形成部を切り替えるものであってもよい。すなわち、前記一部の材料画像形成部のうちの材料画像形成部10aを、前記一部の材料画像形成部以外の材料画像形成部である材料画像形成部10bに切り替えるものであってもよい。
材料画像形成部10a,10bは、造形装置本体に対して着脱可能なカートリッジとして構成されるもので、以下の説明では、説明の便宜上、材料画像形成部10a,10bをそれぞれCRG(カートリッジ)1、CRG2とする。
(カートリッジの切り替え)
以下に、本実施形態におけるカートリッジの切り替え時の制御について説明する。
図4は、本実施形態におけるカートリッジの切り替え時の制御を示すフローチャートである。図5A、及び第2実施形態で示す図5Bは、キャリブレーションを行うための材料層であるキャリブレーションマーカ(以下、パッチ画像)が出力される中間担持体111の領域について説明するための模式図である。図5A、図5Bは、ローラ114,115で張架された中間担持体111を材料画像形成部10a,10b側から見た図である。
まず、制御ユニットU1より得た情報を基にCRG1が材料層を出力する(S600)。ここでは、2つのカートリッジのうちCRG1から使用する場合について説明する。CRG2から使用するものでもよいが、造形材料の残量が少ないカートリッジから使用するのが望ましい。CRG1が使用されている間、CRG2の像担持体100bは中間担持体111と離間している。
以下に、本実施形態におけるカートリッジの切り替え時の制御について説明する。
図4は、本実施形態におけるカートリッジの切り替え時の制御を示すフローチャートである。図5A、及び第2実施形態で示す図5Bは、キャリブレーションを行うための材料層であるキャリブレーションマーカ(以下、パッチ画像)が出力される中間担持体111の領域について説明するための模式図である。図5A、図5Bは、ローラ114,115で張架された中間担持体111を材料画像形成部10a,10b側から見た図である。
まず、制御ユニットU1より得た情報を基にCRG1が材料層を出力する(S600)。ここでは、2つのカートリッジのうちCRG1から使用する場合について説明する。CRG2から使用するものでもよいが、造形材料の残量が少ないカートリッジから使用するのが望ましい。CRG1が使用されている間、CRG2の像担持体100bは中間担持体111と離間している。
その後、残量検知部106(図2)によりCRG1内の残量が検知され、CRG1内の残量が予め設定された閾値以下であるかどうかを判断する(S601)。CRG1内の残量が少なくなり、閾値以下となると(S601でYES)、制御ユニットU1はCRG2にキャリブレーション開始を指示する(S606)。キャリブレーション開始指示を受けた後、CRG2の像担持体100bと中間担持体111とが当接し(S607)、CRG2はキャリブレーションを行うための材料層(以下、パッチ画像)を出力する(S608)。CRG2が出力したパッチ画像を画像検知センサ113で検出し、この検出結果に基づいてキャリブレーションを行う(S609、S610)。ここで、パッチ画像は、CRG2に収容されている造形材料から成るライン画像やベタ画像である。
ここで、パッチ画像の出力位置について説明する。
本実施形態では、中間担持体111の搬送方向に直交する方向(ローラ114,115の回転軸方向)において、中間担持体111の長さは、第2中間担持体30よりも長く構成され、中間担持体111には2次転写ニップ部T2を形成しない領域が存在する。図5Aでは、中間担持体111において、2次転写ニップ部T2で第2中間担持体30と接触する領域を領域111aとして示している。これに対して、2次転写ニップ部T2で第2中間担持体30と接触しない領域を領域111bとしてハッチングで示している。
そして、パッチ画像の出力位置は、中間担持体111の材料層を担持可能な領域のうち、中間担持体111と第2中間担持体30が接触したときに2次転写ニップ部T2を形成する領域111a以外の領域111bとしている。この中間担持体111の領域111bは、第2中間担持体30との間で2次転写ニップ部T2を形成する領域ではないため、こ
の領域111bにパッチ画像が形成されても、第2中間担持体30に2次転写されることはない。すなわち、CRG1による材料層の形成動作が行われているときに、CRG2からパッチ画像が出力されても、このパッチ画像が第2中間担持体30へ転写されることはない。したがって、CRG1による材料層の形成動作が行われているときであっても、CRG1を用いた造形工程に影響を与えることなく、任意のタイミングでCRG2からパッチ画像を出力して、CRG2に対するキャリブレーション処理を行うことができる。
本実施形態では、中間担持体111の搬送方向に直交する方向(ローラ114,115の回転軸方向)において、中間担持体111の長さは、第2中間担持体30よりも長く構成され、中間担持体111には2次転写ニップ部T2を形成しない領域が存在する。図5Aでは、中間担持体111において、2次転写ニップ部T2で第2中間担持体30と接触する領域を領域111aとして示している。これに対して、2次転写ニップ部T2で第2中間担持体30と接触しない領域を領域111bとしてハッチングで示している。
そして、パッチ画像の出力位置は、中間担持体111の材料層を担持可能な領域のうち、中間担持体111と第2中間担持体30が接触したときに2次転写ニップ部T2を形成する領域111a以外の領域111bとしている。この中間担持体111の領域111bは、第2中間担持体30との間で2次転写ニップ部T2を形成する領域ではないため、こ
の領域111bにパッチ画像が形成されても、第2中間担持体30に2次転写されることはない。すなわち、CRG1による材料層の形成動作が行われているときに、CRG2からパッチ画像が出力されても、このパッチ画像が第2中間担持体30へ転写されることはない。したがって、CRG1による材料層の形成動作が行われているときであっても、CRG1を用いた造形工程に影響を与えることなく、任意のタイミングでCRG2からパッチ画像を出力して、CRG2に対するキャリブレーション処理を行うことができる。
パッチ画像を用いたキャリブレーション処理としては、パッチ画像として形成されたライン画像が出力されたタイミングと画像検知センサ113に検出されるタイミングとから画像位置の補正を行うことを例示することができる。このとき、画像位置は、CRG2が材料層形成動作を開始するタイミング、又は、CRG2により形成された材料層を中間担持体111に転写する(担持させる)タイミングを補正することで補正される。
また、パッチ画像として形成されたベタ画像の画像濃度を画像検知センサ113で検知することで、1次転写時のバイアス(転写装置110に印加する電圧)を補正することを例示することができる。
また、画像検知センサ113の検知結果から、中間担持体111上に担持されたパッチ画像の画像歪みを計測し、計測した画像歪みに基づいて、CRG2に与えるスライスデータに対し画像歪みを低減する補正を行うことを例示することができる。このとき、画像検知センサ113によるパッチ画像の検出位置と、画像歪みが無い場合にパッチ画像が担持されるべき位置である正規位置との差から、中間担持体111上に担持されたパッチ画像の画像歪みを求める。
また、パッチ画像として形成されたベタ画像の画像濃度を画像検知センサ113で検知することで、1次転写時のバイアス(転写装置110に印加する電圧)を補正することを例示することができる。
また、画像検知センサ113の検知結果から、中間担持体111上に担持されたパッチ画像の画像歪みを計測し、計測した画像歪みに基づいて、CRG2に与えるスライスデータに対し画像歪みを低減する補正を行うことを例示することができる。このとき、画像検知センサ113によるパッチ画像の検出位置と、画像歪みが無い場合にパッチ画像が担持されるべき位置である正規位置との差から、中間担持体111上に担持されたパッチ画像の画像歪みを求める。
図4のフローチャートの説明に戻る。
CRG2に対するキャリブレーション処理の開始後も、CRG1による材料層の形成動作は継続され、CRG1での材料層の出力が続く(S602)。残量検知部106によりCRG1内の残量が検知され、CRG1内の残量が無くなると判断すると(S603でYES)、材料層の形成動作を行うカートリッジを、CRG1からCRG2に切り替える(S611)。カートリッジの切り替え後、像担持体100bが中間担持体111から離れるように、CRG1を移動させ(S604)、その後、CRG1の駆動を停止する(S605)。
このような構成によれば、造形工程を止めることなく、材料層の形成動作を行うカートリッジを、スムーズに切り替えることが可能となる。
CRG2に対するキャリブレーション処理の開始後も、CRG1による材料層の形成動作は継続され、CRG1での材料層の出力が続く(S602)。残量検知部106によりCRG1内の残量が検知され、CRG1内の残量が無くなると判断すると(S603でYES)、材料層の形成動作を行うカートリッジを、CRG1からCRG2に切り替える(S611)。カートリッジの切り替え後、像担持体100bが中間担持体111から離れるように、CRG1を移動させ(S604)、その後、CRG1の駆動を停止する(S605)。
このような構成によれば、造形工程を止めることなく、材料層の形成動作を行うカートリッジを、スムーズに切り替えることが可能となる。
以上のように、本実施形態によれば、造形物の造形途中で材料画像形成部を切り替えて材料画像形成動作を行う場合に、造形動作を中断することなく材料層の形成動作を続けながら、次に使用する材料画像形成部に対するキャリブレーションを行うことができる。これにより、従来懸念されていた、キャリブレーション処理を行っている間に、ステージ上の立体物の表面の温度が低下してしまうことなく、造形動作を続けることができる。
したがって、積層不良の発生を低減させ、より高品質の造形物を作製することが可能となる。
したがって、積層不良の発生を低減させ、より高品質の造形物を作製することが可能となる。
なお、本実施形態では、材料画像形成部10a,10bを造形装置本体に対して着脱可能なカートリッジとして説明したが、カートリッジの構成としては、これに限るものではなく、現像装置103a,103bをカートリッジ化してもよい。
また、材料画像形成部10a,10bが、造形装置本体に対して着脱可能なものとして説明したが、これに限るものではない。材料画像形成部10a,10bが、材料画像形成動作時の位置と待機位置との間を移動可能に設けられている形態においても、本実施形態のキャリブレーション処理を行うことで、より精度のよい、高品質な造形を行うことができる。
また、材料画像形成部10a,10bが、造形装置本体に対して着脱可能なものとして説明したが、これに限るものではない。材料画像形成部10a,10bが、材料画像形成動作時の位置と待機位置との間を移動可能に設けられている形態においても、本実施形態のキャリブレーション処理を行うことで、より精度のよい、高品質な造形を行うことができる。
<第2実施形態>
以下に、第2実施形態について説明する。図5Bは、上述のように、パッチ画像が出力される中間担持体111の領域について説明するための模式図である。なお、以下では、第1実施形態と異なる構成や処理について説明することとし、第1実施形態と同様の構成や処理についての説明は省略する。
上述した第1実施形態では、中間担持体111の領域のうち、中間担持体111と第2中間担持体30が接触したときに2次転写ニップ部T2を形成する領域111a以外の領域111bに、CRG2により形成されたパッチ画像を担持させるものであった。しかしながら、これに限るものではなく、中間担持体111の領域のうち、CRG1で形成された材料層が担持される領域以外の領域に、CRG2により形成されたパッチ画像を担持させて、CRG2に対するキャリブレーション処理を行うものであればよい。
以下に、第2実施形態について説明する。図5Bは、上述のように、パッチ画像が出力される中間担持体111の領域について説明するための模式図である。なお、以下では、第1実施形態と異なる構成や処理について説明することとし、第1実施形態と同様の構成や処理についての説明は省略する。
上述した第1実施形態では、中間担持体111の領域のうち、中間担持体111と第2中間担持体30が接触したときに2次転写ニップ部T2を形成する領域111a以外の領域111bに、CRG2により形成されたパッチ画像を担持させるものであった。しかしながら、これに限るものではなく、中間担持体111の領域のうち、CRG1で形成された材料層が担持される領域以外の領域に、CRG2により形成されたパッチ画像を担持させて、CRG2に対するキャリブレーション処理を行うものであればよい。
本実施形態では、中間担持体111の領域のうち、CRG1により連続して形成される先行の材料層と後続の材料層との間の領域に、CRG2により形成されたパッチ画像を担持させることを特徴とする。
ここで、(N−1)層目までの材料層はCRG1で形成し、N層目の材料層からCRG2に切り替えて材料層形成動作を行う場合について説明する。
この場合、中間担持体111の領域のうち、CRG1から出力された1層目〜(N−1)層目の材料層のいずれかの材料層間の領域に、CRG2により形成されたパッチ画像を担持させるとよい。
本実施形態では、中間担持体111において、搬送方向に直交する直交方向(幅方向)に関しては、パッチ画像を担持する領域の制限はなく、中間担持体111の幅方向の全域111c(図5B)にわたって、パッチ画像を担持可能である。
ここで、(N−1)層目までの材料層はCRG1で形成し、N層目の材料層からCRG2に切り替えて材料層形成動作を行う場合について説明する。
この場合、中間担持体111の領域のうち、CRG1から出力された1層目〜(N−1)層目の材料層のいずれかの材料層間の領域に、CRG2により形成されたパッチ画像を担持させるとよい。
本実施形態では、中間担持体111において、搬送方向に直交する直交方向(幅方向)に関しては、パッチ画像を担持する領域の制限はなく、中間担持体111の幅方向の全域111c(図5B)にわたって、パッチ画像を担持可能である。
CRG2によりパッチ画像を出力した後の動作は、第1実施形態と同様であり、画像検知センサ113により画像検知が行われ、その検知結果に基づいて、キャリブレーション処理が実行される。
以上説明したように本実施形態においても、上述した第1実施形態同様の効果を得ることができる。さらに本実施形態では、第1実施形態における図5Aの領域111bを不要とすることができるので、第1実施形態に対して、中間担持体111の幅を狭くすることができ、造形装置を小型化することが可能となる。
以上説明したように本実施形態においても、上述した第1実施形態同様の効果を得ることができる。さらに本実施形態では、第1実施形態における図5Aの領域111bを不要とすることができるので、第1実施形態に対して、中間担持体111の幅を狭くすることができ、造形装置を小型化することが可能となる。
なお、キャリブレーション処理は、画像検知センサ113で材料層を検知した検知結果を用いて行うものであったが、これに限るものではない。すなわち、パッチ画像を中間担持体111から第2中間担持体30に転写させてから、画像検知センサ32で、第2中間担持体30に担持された材料層Mを検知した検知結果を用いて、キャリブレーション処理を行ってもよい。キャリブレーション処理は、第1実施形態同様であるが、画像検知センサ32で材料層Mの画像濃度を検知して、転写ニップ部のバイアス補正を行う場合には、1次転写ニップ部T1、及び/又は2次転写ニップ部T2におけるバイアス補正を行うとよい。
1…造形装置、10a,10b…材料画像形成部、23…ステージ、111…中間担持体、Ma,Mb…造形材料、M…材料層、U1…制御ユニット
Claims (18)
- 造形材料をステージ上で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において、
スライスデータに基づき、造形材料からなる材料画像を形成する材料画像形成部と、
前記材料画像形成部で形成された前記材料画像を担持して前記ステージに向けて搬送する搬送体と、
前記材料画像形成部による材料画像の形成動作に先立ち、前記材料画像形成部により造形材料からなるキャリブレーションマーカを形成して前記搬送体に担持させ、前記搬送体上の前記キャリブレーションマーカを検出手段で検出して、前記材料画像形成部による造形に関するパラメータを補正するキャリブレーション処理を行う制御手段と、
を有し、
複数の前記材料画像形成部が配設され、前記複数の材料画像形成部のうち一部の材料画像形成部を用いて立体物を作製する途中で、前記一部の材料画像形成部のうち第1の材料画像形成部を第2の材料画像形成部に切り替えて材料画像の形成動作を行う場合、
前記制御手段は、
前記第1の材料画像形成部による材料画像の形成動作を続けながら、
前記搬送体上の領域のうち、前記一部の材料画像形成部で形成される材料画像が担持される領域以外の領域に、前記第2の材料画像形成部により形成されるキャリブレーションマーカを担持させて、前記第2の材料画像形成部に対する前記キャリブレーション処理を行う
ことを特徴とする造形装置。 - 前記搬送体による材料画像の搬送方向に直交する直交方向に関して、前記一部の材料画像形成部で形成される材料画像が担持される前記搬送体上の領域以外の領域に、前記第2の材料画像形成部により形成されるキャリブレーションマーカが担持される
ことを特徴とする請求項1に記載の造形装置。 - 前記搬送体から材料画像が転写される転写ニップ部が、前記搬送体との間で形成され、前記転写ニップ部で前記搬送体から転写される材料画像を担持して前記ステージに向けて搬送する第2の搬送体を有し、
前記直交方向に関して、前記搬送体の長さが前記第2の搬送体よりも長く、前記搬送体には、前記第2の搬送体との間で前記転写ニップ部を形成しない領域が存在し、当該領域に、前記第2の材料画像形成部により形成されるキャリブレーションマーカが担持されることを特徴とする請求項2に記載の造形装置。 - 前記搬送体の領域のうち、前記一部の材料画像形成部により連続して形成される先行の材料画像と後続の材料画像との間の領域に、前記第2の材料画像形成部により形成されるキャリブレーションマーカが担持される
ことを特徴とする請求項1に記載の造形装置。 - 前記第1の材料画像形成部及び前記第2の材料画像形成部にはそれぞれ、同じ種類の造形材料が収容される
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の造形装置。 - 前記制御手段は、前記第1の材料画像形成部に収容された造形材料の残量が予め設定された閾値以下であると判断したときに、前記第2の材料画像形成部に対する前記キャリブレーション処理を行う
ことを特徴とする請求項5に記載の造形装置。 - 前記制御手段は、前記第1の材料画像形成部に収容された造形材料が無くなると判断したときに、前記第1の材料画像形成部から前記第2の材料画像形成部に切り替えて、材料画像の形成動作を続ける
ことを特徴とする請求項6に記載の造形装置。 - 前記制御手段は、前記検出手段が前記第2の材料画像形成部により形成されるキャリブレーションマーカを検出するタイミングを用いて、前記パラメータとして、前記第2の材料画像形成部が材料画像の形成動作を開始するタイミング、又は、前記第2の材料画像形成部により形成される材料画像を前記搬送体に担持させるタイミングを補正する
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の造形装置。 - 前記第2の材料画像形成部と前記搬送体との間に電位差が形成されることで、前記第2の材料画像形成部から材料画像が前記搬送体に転写されて担持され、
前記検出手段は、前記第2の材料画像形成部により形成されたキャリブレーションマーカの濃度を検出し、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された濃度に基づいて、前記パラメータとして、前記第2の材料画像形成部と前記搬送体との間の電位差を補正する
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の造形装置。 - 前記検出手段は、前記第2の材料画像形成部により形成されたキャリブレーションマーカの前記搬送体上の位置を検出し、
前記制御手段は、前記検出手段による検出結果から、当該キャリブレーションマーカの画像歪みを計測し、計測した前記画像歪みに基づいて、前記パラメータとして、前記第2の材料画像形成部に与える前記スライスデータに対し前記画像歪みを低減する補正を行うことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の造形装置。 - 各材料画像形成部は、接触1成分現像方式を用いて材料画像を形成する
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の造形装置。 - 各材料画像形成部は、材料画像の形成動作を行うときに位置する第1の位置と、前記第1の位置よりも前記搬送体から離れた、材料画像の形成動作を行わないときに位置する第2位置との間を移動可能に配設されている
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の造形装置。 - 造形材料をステージ上で積層することによって3次元の立体物を作製する造形方法において、
スライスデータに基づき、造形材料からなる材料画像を材料画像形成部により形成する工程と、
前記材料画像形成部で形成された前記材料画像を搬送体に担持させて前記ステージに向けて搬送する工程と、
前記材料画像形成部による材料画像の形成動作に先立ち、前記材料画像形成部により造形材料からなるキャリブレーションマーカを形成して前記搬送体に担持させ、前記搬送体上の前記キャリブレーションマーカを検出手段で検出して、前記材料画像形成部による造形に関するパラメータを補正するキャリブレーション処理を行う制御工程と、
を有し、
複数の前記材料画像形成部が配設され、前記複数の材料画像形成部のうち一部の材料画像形成部を用いて立体物を作製する途中で、前記一部の材料画像形成部のうち第1の材料画像形成部を第2の材料画像形成部に切り替えて材料画像の形成動作を行う場合、
前記制御工程では、
前記第1の材料画像形成部による材料画像の形成動作を続けながら、
前記搬送体上の領域のうち、前記一部の材料画像形成部で形成される材料画像が担持される領域以外の領域に、前記第2の材料画像形成部により形成されるキャリブレーションマーカを担持させて、前記第2の材料画像形成部に対する前記キャリブレーション処理を行う
ことを特徴とする造形方法。 - ステージの上で立体モデルに応じた立体物を作製する造形装置であって、
複数の材料画像形成部を有し、前記複数の材料画像形成部それぞれに収容される造形材料を用いて、前記立体モデルの断面形状に基づく材料層を形成する材料層形成手段と、
前記材料層形成手段で形成された前記材料層を担持して前記ステージに向けて搬送する搬送体と、
前記材料層を前記ステージの上で積層する積層手段と、
前記材料層形成手段、前記搬送体、および、前記積層手段の動作を制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段が、前記複数の材料画像形成部のうち一部の材料画像形成部を用いて前記材料層を形成している間に、前記搬送体の前記材料層が形成されない領域に、前記一部の材料画像形成部以外の材料画像形成部を用いてマーカを形成する制御を行う
ことを特徴とする造形装置。 - 前記造形装置が前記搬送体上の前記マーカの状態を検出する検出手段を有しており、
前記制御手段が、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記マーカを形成した材料画像形成部における材料層形成動作を制御する
ことを特徴とする請求項14に記載の造形装置。 - 前記搬送体から前記材料層が転写される転写ニップ部が、前記搬送体との間で形成され、前記転写ニップ部で前記搬送体から転写された前記材料層を担持して前記ステージに向けて搬送する第2の搬送体を有し、
前記搬送体による前記材料層の搬送方向に直交する直交方向に関して、前記搬送体の長さが前記第2の搬送体よりも長く、前記搬送体には、前記第2の搬送体との間で前記転写ニップ部を形成しない領域が存在し、当該領域に前記マーカが担持される
ことを特徴とする請求項14または15に記載の造形装置。 - 前記搬送体の領域のうち、連続して形成される先行の材料層と後続の材料層との間の領域に、前記マーカが担持される
ことを特徴とする請求項14または15に記載の造形装置。 - 前記一部の材料画像形成部と前記一部の材料画像形成部以外の材料画像形成部には、それぞれ同じ種類の造形材料が収容される材料画像形成部が含まれている
ことを特徴とする請求項14乃至17のいずれか1項に記載の造形装置。
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