JP6664921B2 - 積層造形装置及び積層造形方法 - Google Patents

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。

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。

〔１〕熱溶解積層法
熱溶解積層法は、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（例えば、ＡＢＳ：アクリロニトリル ブタジエン スチレン共重合合成樹脂、ＰＣ：ポリカーボネート樹脂など）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である。熱溶解積層法では、造形材料の樹脂として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。

〔２〕光学造形法
光学造形法は、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、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、立体像を形成する方式である。

〔３〕インクジェット法
インクジェット法は、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、次に、ステージを一段（一層分だけ）下降させてから、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、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である。インクジェット法では、ステージと立体像の分離とを容易にするために造形初期に分離用の土台が作製される。

〔４〕粉末造形法
粉末造形法は、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に接着剤を噴出して、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に接着剤を噴出して、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である。粉末造形法では、未硬化部分の粉末は、後で除去される。

〔５〕粉末焼結積層造形法
粉末焼結積層造形法は、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金属の粉末からなる層に照射して、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、金属の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である。粉末焼結積層造形法では、未焼結の粉末は、後で除去される。

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、プリンタ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。さらに、〔４〕粉末造形法では、石膏等の造形材料を接着剤により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。

さらに、何れの方式においても、一層の厚さが５０μｍ〜２００μｍと厚いため、立体像の表面が粗い仕上がりになるという共通の課題がある。

この点に関し、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。引用文献１，２に記載の積層造形装置では、像担持体（誘電体ベルトや転写ベルトといった中間転写体）に帯電性粉体を静電吸着させて粉体像を形成する像形成工程と、像担持体上の粉体像を加熱する加熱工程と、ステージ上に像担持体上の粉体像を像担持体から転写させる転写工程とを有し、これらの工程を繰り返すことで、複数の粉体像をステージ上に積層して立体像を形成する。

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、例えば、平均粒径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ができ、従って、一層の厚さを１０μｍ程度にすることができ、しかも、強度を高くできる上、表面の仕上がりが滑らかな立体像を形成することができる。

また、引用文献３には、インクジェット方式の三次元造形装置が開示されている。引用文献３に記載の三次元造形装置では、ステージ（造形プレート）上に、造形材料として、最終的な立体像（造形物）となるモデル材と、モデル材が張り出した張り出し部分を支え、最終的に除去される土台（サポート材）と、を少なくとも一方向に走査しながら吐出させ、かつ、これを硬化させる動作を繰り返すことで、造形材料を積層し、立体像をステージ上に形成する。

特開平１０−２０７１９４号公報 特開２００２−３４７１２９号公報 特開２０１３−６７１１９号公報

ところで、引用文献１，２に記載の積層造形装置では、粉体像をステージ上に転写させる転写工程において、粉体像が形成された像担持体（誘電体ベルトや転写ベルトといった中間転写体）を、像担持体の背面側（粉体像が形成されない面側）に設置した加熱部（ヒーター）を用いて加熱することで、粉体像を溶融してステージ上に順次積層する構成となっている。これらの構成では、転写工程において加熱部によって加熱された像担持体がステージに接触又は近接するため、ステージの温度が上昇する。そのまま積層を続けると転写工程における粉体像及び像担持体の冷却を妨げるだけでなく、ステージの温度が立体像の溶融温度にまで達することがあり、そうすると、立体像の造形精度が悪化し、積層継続が困難になる。積層を続けるにはステージを十分冷却する必要があり、その結果、積層速度が遅くなってしまうという課題があった。

また、引用文献３のようなインクジェット方式の三次元造形装置では、造形初期に、土台を積層するため、積層時間と造形材料とを余分に消費してしまう課題があった。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、積層速度の高速化を維持しつつ立体像の造形を精度よく行うことができると共に、造形材料の消費量を少なくすることができる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。

本発明は、前記課題を解決するために、次の積層造形装置及び積層造形方法を提供する。

（１）積層造形装置
本発明に係る第１態様の積層造形装置は、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粉体像を形成する像形成部と、前記像担持体側に配設され、前記像担持体上の粉体像を加熱する第１加熱部と、事前に外部工程で準備された土台が設置されて該土台上に前記像担持体上の粉体像を転写させるステージと、前記ステージ側に配設され、前記土台の前記ステージとの接触面を加熱する第２加熱部とを備え、前記像担持体上の粉体像の形成、前記第１加熱部による前記像担持体上の粉体像の加熱、前記像担持体から前記土台への前記粉体像の転写、及び、前記第２加熱部による前記土台の前記ステージとの接触面の加熱を繰り返して、複数の粉体像を前記土台上に積層して立体像を形成するものであって、前記第１加熱部と前記第２加熱部との加熱する時間帯が異なることを特徴とする。

（２）積層造形方法
本発明に係る積層造形方法は、像担持体に帯電性粉体を静電吸着させて粉体像を形成する像形成工程と、前記像担持体上の粉体像を加熱する第１加熱工程と、事前に外部工程で準備された土台がステージに設置されて該土台上に前記像担持体上の粉体像を該像担持体から転写させる転写工程と、前記土台の前記ステージとの接触面を加熱する第２加熱工程とを含み、前記像形成工程、前記第１加熱工程、前記転写工程及び前記第２加熱工程を含む一連の処理を繰り返すことで、複数の前記粉体像を前記ステージに設置された前記土台上に積層して立体像を形成し、前記第１加熱工程と前記第２加熱工程とで加熱する時間帯が異なることを特徴とする。

本発明において、前記第２加熱部は、前記立体像の形成に先立って、前記土台の前記ステージとの接触面を加熱する態様を例示できる。
本発明において、前記第２加熱部は、前記立体像を完成させたときに、前記土台の前記ステージとの接触面を加熱する態様を例示できる。
本発明において、前記土台は、両面粘着シートによって前記ステージに接着されている態様を例示できる。

本発明において、前記土台は、熱可塑性樹脂からなるものであり、前記ステージは、表面又は表面近傍にヒーターが配設されている態様を例示できる。

本発明において、前記土台は、前記帯電性粉体の材料を用いた融解固化物からなるものである態様を例示できる。

本発明において、前記土台は、樹脂材料からなるプレート状のものである態様を例示できる。

本発明において、前記樹脂材料は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂及びポリエステルから選択されたものである態様を例示できる。

本発明において、前記土台は、土台本体と、前記土台本体の前記像担持体側に設けられた樹脂フィルムとを備え、前記粉体像を前記樹脂フィルム上に積層する態様を例示できる。

本発明において、前記樹脂フィルムは、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂及びポリエステルから選択されたものである態様を例示できる。

本発明において、前記ステージは、良熱伝導体からなるものである態様を例示できる。

本発明によると、積層速度の高速化を維持しつつ立体像の造形を精度よく行うことができると共に、造形材料の消費量を少なくすることが可能となる。

本実施の形態に係る積層造形方法を実施する積層造形装置を概略構成に示す断面図である。 ヒーターユニットにおける面状ヒーターの断面構造の一例を概略的に示す断面図である。 転写部における中間転写ベルトの断面構造の一例を概略的に示す断面図である。 土台本体上に樹脂フィルムを設置した土台の断面構造の一例を概略的に示す断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態に係る積層造形方法を実施する積層造形装置１を概略構成に示す断面図である。

本実施の形態に係る積層造形方法は、像担持体（この例では中間転写ベルト２１）に帯電性粉体Ｅを静電吸着させて粉体像Ｅｉを形成する像形成工程と、像担持体上の粉体像Ｅｉを加熱する加熱工程と、事前に外部工程で準備された土台２３ｇがステージ２３ａ（この例では昇降ステージ）に設置されて土台２３ｇ上に像担持体上の粉体像Ｅｉを該像担持体から転写させる転写工程とを含み、像形成工程、加熱工程及び転写工程を含む一連の処理を繰り返すことで、複数の粉体像Ｅｉ〜Ｅｉをステージ２３ａに設置された土台２３ｇ上に積層して立体像Ｆを形成する。

積層造形装置１は、像担持体（この例では中間転写ベルト２１）と、像担持体に帯電性粉体Ｅを静電吸着させて粉体像Ｅｉを形成する像形成部１０と、像担持体上の粉体像Ｅｉを加熱する加熱部（この例ではヒーターユニット２４）と、事前に外部工程で準備された土台２３ｇが設置されて土台２３ｇ上に像担持体上の粉体像Ｅｉを転写させるステージ２３ａとを備え、像担持体上の粉体像Ｅｉの形成、加熱部による像担持体上の粉体像Ｅｉの加熱、及び、像担持体から土台２３ｇへの粉体像Ｅｉの転写を繰り返して、複数の粉体像Ｅｉ〜Ｅｉを土台２３ｇ上に積層して立体像Ｆを形成する。

詳しくは、積層造形装置１は、カラーの立体像Ｆを形成するプリンタ、所謂３Ｄ（３次元）プリンタとされている。積層造形装置１は、互いに異なる複数色（この例ではイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ホワイト（Ｗ）及び透明（Ｔ）という５色）の粉体像をそれぞれ形成する複数の像形成部１０〜１０（この例では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〜Ｅｉを繰り返し積層して立体像Ｆを形成する転写部２０とを備えている。

＜像形成部＞
像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｗ，１０Ｔは、何れも感光体（この例では感光体ドラム１１）を転写部２０における中間転写体として作用する中間転写ベルト２１（像担持体の一例）に接する位置に配設し、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を配設した構成とされている。

また、像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｗ，１０Ｔは、感光体ドラム１１と１次転写ローラ１５との間に転写部２０における中間転写ベルト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の表面に圧接した構成とされている。感光体ドラム１１は、所定方向（この例では図１中の時計方向）に回転駆動される。中間転写ベルト２１は、所定方向とは反対方向（この例では図１中の反時計方向の矢印方向Ａ）に周回移動される。そして、感光体ドラム１１の周速は、中間転写ベルト２１の周速と同一又は略同一に設定されている。

また、像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｗ，１０Ｔにおける現像器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。

イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ホワイト（Ｗ）の帯電性粉体Ｅ〜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る。また、透明（Ｔ）の帯電性粉体Ｅは、透明な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る。帯電性粉体Ｅ〜Ｅは、必要に応じて帯電制御剤（ＣＣＡ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｇｅｎｔ）を添加してもよい。また、帯電性粉体Ｅ〜Ｅは、現像性や転写性を向上させるという観点から、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／又は帯電制御剤を軟化点温度（例えば１２０℃）の合成樹脂（例えばポリエステル樹脂）に添加して混練した後、混練した合成樹脂を所定の平均粒径（例えば７μｍ程度）に粉砕した粉体を挙げることができる。さらに、帯電性粉体Ｅは、所定の平均粒径（例えば７ｎｍ程度）の外添剤（例えばシリカからなる外添剤）を添加してもよい。

積層造形装置１では、像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｗ，１０Ｔにおいて、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の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させつつ、レーザービームを感光体ドラム１１の表面に照射して、感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する。引き続いて現像器１４により帯電性粉体Ｅ（例えば負極性に帯電した粉体）を感光体ドラム１１の表面の静電潜像に付着させて、感光体ドラム１１の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の表面の粉体像を転写部２０における中間転写ベルト２１上に転写する。

このとき、像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｗ，１０Ｔにおける感光体ドラム１１の表面に各色の粉体像を順次形成して、各色の粉体像を感光体ドラム１１の表面から中間転写ベルト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。

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を転写部２０における転写ユニット２７へ搬送し、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から転写ユニット２７に転写する（２次転写）。

＜転写部＞
次に、積層造形装置１における転写部２０を構成する構成部材について以下に説明する。

転写部２０は、転写ユニット２７、中間転写ベルト２１、ベルト駆動部２２及び冷却装置２５を備えている。

〔転写ユニット〕
転写ユニット２７は、中間転写ベルト２１の周回移動方向（この例では矢印方向Ａ）において像形成部１０（この例では下流側の像形成ユニット１０Ｙ）よりも下流側に配設されている。転写ユニット２７は、ヒーターユニット２４（加熱部の一例）及びステージユニット２３を有している。ヒーターユニット２４及びステージユニット２３は、中間転写ベルト２１を挟んで内側及び外側にそれぞれ振り分けられ、中間転写ベルト２１を間にして互いに対向している。

−ヒーターユニット−
ヒーターユニット２４は、ヒーターホルダー２４ｃと、面状ヒーター２４ａと、温度センサ２４ｂとを有している。

ヒーターホルダー２４ｃは、耐熱性を有する材料（例えばアルミニウムなど金属）からなるものとされている。ヒーターホルダー２４ｃは、中間転写ベルト２１側の面（この例では下面）において面状ヒーター２４ａを固定している。

面状ヒーター２４ａは、ヒーターホルダー２４ｃの中間転写ベルト２１側の面（この例では下面）に取り付けられて中間転写ベルト２１の内側面（裏面）と対向し、中間転写ベルト２１の内側面に対して接触又は近接するように配設されている。

図２は、ヒーターユニット２４における面状ヒーター２４ａの断面構造の一例を概略的に示す断面図である。

図２に示すように、面状ヒーター２４ａは、例えば、基板２４ａ１と、基板２４ａ１上（図示では基板２４ａ１の下面）に形成された発熱層２４ａ２と、発熱層２４ａ２上（図示では発熱層２４ａ２の下面）に形成された絶縁層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とされている。

具体的には、基板２４ａ１は、強度性及び耐熱性を有する材料（例えばガラスやセラミックなど）からなる所定厚さ（例えば２ｍｍ程度）のものとされている。発熱層２４ａ２は、発熱抵抗体を構成する材料（例えば銀パラジウムなど）からなる所定厚さ（例えば５０μｍ程度）のものとされている。絶縁層２４ａ３は、絶縁性及び耐熱性を有する材料（例えばガラスなど）からなる所定厚さ（例えば３０μｍ程度）のものとされている。

ヒーターユニット２４では、給電電極（図示せず）を通じて面状ヒーター２４ａにおける発熱層２４ａ２に電流が流されることで、ジュール熱が面状ヒーター２４ａに生じ、面状ヒーター２４ａが発熱する。

図１に示すように、温度センサ２４ｂは、ヒーターホルダー２４ｃの中間転写ベルト２１側の面（この例では下面）の中央における凹所に設けられている。温度センサ２４ｂは、例えば、サーミスタを用いることができる。温度センサ２４ｂは、面状ヒーター２４ａの中間転写ベルト２１とは反対側の面（この例では上面）に接触又は近接した状態で面状ヒーター２４ａの温度Ｋａを測定する。

ヒーターユニット２４では、温度センサ２４ｂにて測定した温度Ｋａを積層造形装置１全体の制御を司る制御部（図示せず）にフィードバックし、該制御部にて面状ヒーター２４ａにおける発熱層２４ａ２に流れる電流を制御し、面状ヒーター２４ａの温度Ｋａを予め設定した所定の転写温度Ｋｒに調節する。

ここで、面状ヒーター２４ａと中間転写ベルト２１におけるカラーの粉体像Ｅｉとが互いに重ね合わされて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の温度に等しい又は略等しい。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からステージ２３ａのステージ面２３ａ１における土台２３ｇに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。

−ステージユニット−
ステージユニット２３は、ステージ２３ａと、面状ヒーター２３ｆ（ヒーターの一例）と、ベース部２３ｂと、圧力センサ２３ｃと、温度センサ２３ｄと、土台２３ｇと、昇降駆動部２３ｅとを有している。

［第１実施形態］
ステージ２３ａは、ステージ面２３ａ１を有している。ステージ２３ａのステージ面２３ａ１には、外部工程で形成された土台２３ｇ（例えば積層造形装置１とは別に形成された土台）が設置される。ステージ２３ａは、この例では、ステージ面２３ａ１を有する平板状のものとされている。

第１実施形態では、ステージ２３ａは、良熱伝導体からなるものとされている。ここで、良熱伝導体の材料としては、アルミニウム、銅などの金属、或いは、アルミニウム、銅、マグネシウムなどの金属から選択された合金、カーボン材料などを例示でき、例えば、熱伝導率２０Ｗ／ｍ Ｋ以上の物質から選ばれたものとすることできる。

この例では、ステージ２３ａは、アルミニウム製の所定厚さ（具体的には１０ｍｍ程度）の平板とされている。

ステージ２３ａは、表面（ステージ面２３ａ１）又は表面近傍（表面から予め定めた所定距離内側）に面状ヒーター２３ｆが配設されている。

第１実施形態では、面状ヒーター２３ｆは、ステージ２３ａの中間転写ベルト２１側の面（この例では上面）の凹所に設けられて中間転写ベルト２１側の面（この例では上面）がステージ面２３ａ１を構成している。

面状ヒーター２３ｆは、図２に示す面状ヒーター２４ａと同様の断面構造とされている。すなわち、面状ヒーター２３ｆは、図示を省略したが、例えば、基板と、基板上に形成された発熱層と、発熱層上に形成された絶縁層とを有し、基板、発熱層及び絶縁層を順次重ね合わせた積層構造のものとされている。

ステージユニット２３では、給電電極を通じて面状ヒーター２３ｆにおける発熱層に電流が流されることで、ジュール熱が面状ヒーター２３ｆに生じ、面状ヒーター２３ｆが発熱する。

面状ヒーター２３ｆは、制御部の指示の下、オン（通電）状態とオフ（非通電）状態とが切り替えられるオンオフ制御される。なお、面状ヒーター２３ｆは、人為操作によりオンオフされるようになっていてもよい。

ベース部２３ｂは、中間転写ベルト２１側の面（この例では上面）において圧力センサ２３ｃを介してステージ２３ａを搭載して固定している。

圧力センサ２３ｃは、中間転写ベルト２１とステージ２３ａとの間の圧力Ｊａを測定する。圧力センサ２３ｃは、従来公知（市販）のものを用いることができ、ここでは、詳しい説明を省略する。圧力センサ２３ｃとしては、例えば、日本キスラー株式会社製の薄型力センサ（直径１２ｍｍ、高さ３ｍｍ、定格７ｋＮ）を用いることができる。

ステージユニット２３では、圧力センサ２３ｃにて測定された圧力Ｊａを制御部にフィードバックし、該制御部にて昇降駆動部２３ｅを駆動制御し、中間転写ベルト２１とステージ２３ａとの間の圧力Ｊａを予め設定された所定の転写圧力Ｊｒに調節する。

温度センサ２３ｄは、ステージ２３ａのステージ面２３ａ１の中央部に設けられている。温度センサ２３ｄは、例えば、熱電対を用いることができる。温度センサ２３ｄは、ステージ面２３ａ１の温度Ｋｂを測定する。

第１実施形態では、土台２３ｇは、既述のとおり、外部工程で準備されたものである。この例では、土台２３ｇは、樹脂材料からなるプレート状のものとされている。詳しくは、土台２３ｇは、容易に入手可能な樹脂材料（例えば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、ポリエステル）から選択されたものとされている。例えば、土台２３ｇは、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、ポリエステルのうちの何れか１つの材料からなる。

土台２３ｇは、外部工程で両面粘着シート（図示省略）によってステージ２３ａ（具体的にはステージ面２３ａ１）に接着されている。これにより、土台２３ｇは、ステージ２３ａのステージ面２３ａ１に取り付けることができると共に、ステージ２３ａのステージ面２３ａ１から取り外すことができる。両面粘着シートとしては、例えば、日東電工株式会社製の両面テープ（商品名「Ｎｏ．５００」）を用いることができる。

具体的には、土台２３ｇは、中間転写ベルト２１の後述する弾性層２１ｂ（図３参照）の厚み以上の厚み（この例では２００μｍ程度）のものとされている。

昇降駆動部２３ｅは、ベース部２３ｂを支持して昇降させる。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を用いることができ、ステージ２３ａを昇降方向（図１中の上下方向の矢印方向Ｂ）に予め定めた所定の昇降速度（具体的には２０ｍｍ／ｓｅｃ程度）で昇降させる。これにより、昇降駆動部２３ｅは、土台２３ｇを面状ヒーター２４ａに中間転写ベルト２１を介して押圧する押圧動作と、土台２３ｇを中間転写ベルト２１から離間させる離間動作とを行うことができる。

〔中間転写ベルト〕
図３は、転写部２０における中間転写ベルト２１の断面構造の一例を概略的に示す断面図である。

図３に示すように、中間転写ベルト２１は、例えば、無端状のベルト基材である無端状ベルト基材２１ａと、無端状ベルト基材２１ａの外周面に形成された弾性層２１ｂと、弾性層２１ｂの外周面に形成された離型層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層構造のものとすることができる。

具体的には、無端状ベルト基材２１ａは、樹脂フィルム（この例ではポリイミドフィルム）からなる所定周長（この例では５００ｍｍ程度）、所定厚さ（この例では５０μｍ程度）のものとされている。弾性層２１ｂは、弾性材料（この例ではシリコンゴムなどのゴム材料）からなる所定厚さ（この例では２００μｍ程度）のものとされている。離型層２１ｃは、離型性材料（この例ではフッ素樹脂などの離型性樹脂）からなる所定厚さ（この例では３０μｍ程度）のものとされている。

無端状ベルト基材２１ａの第一の役割は、中間転写ベルト２１の周回移動方向及び弾性層２１ｂの周回移動方向に直交するベルト面に沿った方向（中間転写ベルト２１の幅方向）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をステージ２３ａのステージ面２３ａ１における土台２３ｇ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、後述する駆動ローラ２２ａやテンションローラ２２ｂの端部においてローラ径よりも大きい径の円形状のカラー（図示せず）を設け、中間転写ベルト２１の端部を該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。或いは、中間転写ベルト２１の端部において径方向の内側に延設したビード（図示せず）を設け、中間転写ベルト２１における該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の周回移動方向に直交するベルト面に沿った方向（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におけるステージ２３ａのステージ面２３ａ１における土台２３ｇに対して正確に位置決めすることが可能になる。

また、弾性層２１ｂの役割は、中間転写ベルト２１から土台２３ｇの上面２３ｇａ、及び、土台２３ｇの上面２３ｇａに以前に転写された最上層のカラーの粉体像Ｅｉへの粉体像Ｅｉの転写効率を向上させることにある。中間転写ベルト２１上のカラーの粉体像Ｅｉを土台２３ｇの上面２３ｇａ、及び、その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と土台２３ｇの上面２３ｇａ、及び、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から土台２３ｇの上面２３ｇａ、及び、その最上層の粉体像Ｅｉへの粉体像Ｅｉの転写効率を向上させることが可能になる。

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の分離を容易にし、中間転写ベルト２１から土台２３ｇの上面２３ｇａ、及び、その最上層の粉体像Ｅｉへの粉体像Ｅｉの転写効率を向上させることにある。

〔ベルト駆動部〕
図１に示すように、ベルト駆動部２２は、駆動ローラ２２ａ、テンションローラ２２ｂ及び駆動モータ（図示せず）を備えている。

駆動ローラ２２ａ及びテンションローラ２２ｂは、中間転写ベルト２１を張架している。駆動モータは、駆動ローラ２２ａを回転駆動する。テンションローラ２２ｂは、駆動ローラ２２ａの回転駆動により、中間転写ベルト２１が周回移動することで、従動回転する。

ベルト駆動部２２では、駆動モータにて駆動ローラ２２ａを回転駆動することにより、テンションローラ２２ｂを従動回転させつつ中間転写ベルト２１を周回移動させることができる。

〔冷却装置〕
冷却装置２５は、１又は複数の冷却ファン部（この例では一対の冷却ファン部２５ａ，２５ｂ）を備えている。

一対の冷却ファン部２５ａ，２５ｂは、中間転写ベルト２１の周回移動方向（この例では矢印方向Ａ）における転写ユニット２７よりも下流側において中間転写ベルト２１を間にして互いに対向して配設されている。

一対の冷却ファン部２５ａ，２５ｂは、中間転写ベルト２１の外側及び内側からそれぞれ中間転写ベルト２１を冷却する。

中間転写ベルト２１の外側における一方の冷却ファン部２５ａは、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）に並設された１又は複数の（この例では５個ずつ２列に並べられた）冷却ファンを備えている。同様に、中間転写ベルト２１の内側における他方の冷却ファン部２５ｂも、中間転写ベルト２１の幅方向に並設された１又は複数の（この例では５個ずつ２列に並べられた）冷却ファンを備えている。よって、この例では、中間転写ベルト２１の外側に１０個の冷却ファンが設けられ、中間転写ベルト２１の内側にも１０個の冷却ファンが設けられている。すなわち、冷却装置２５は、合計２０個の冷却ファンによって中間転写ベルト２１を冷却する。

冷却ファンは、従来公知（市販）のものを用いることができ、ここでは、詳しい説明を省略する。冷却ファンとしては、例えば、山洋電気株式会社製のＤＣファン（商品名「Ｓａｎ Ａｃｅ６０」、サイズ６０ｍｍ×６０ｍｍ×１５ｍｍ、定格入力３．１２Ｗ）を用いることができる。

〔積層造形装置の動作〕
かかる構成を備えた積層造形装置１では、先に述べたように、像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｗ，１０Ｔにおける感光体ドラム１１〜１１の表面に各色の粉体像を順次形成して、各色の粉体像を感光体ドラム１１〜１１の表面から中間転写ベルト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を転写部２０における転写ユニット２７へ搬送し、中間転写ベルト２１を一旦停止させる。

このとき、中間転写ベルト２１上のカラーの粉体像Ｅｉは、ヒーターユニット２４における面状ヒーター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におけるステージ２３ａとの間での加圧が可能な２次転写領域Ｘ（図１参照）に入って位置決めされる。

２次転写領域Ｘにおいては、ヒーターユニット２４における面状ヒーター２４ａの温度Ｋａを転写温度Ｋｒ（例えば帯電性粉体Ｅ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、ひいては中間転写ベルト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における昇降駆動部２３ｅを駆動制御し、ステージ２３ａを上昇させる。そして、面状ヒーター２４ａとステージ２３ａのステージ面２３ａ１における土台２３ｇとの間に中間転写ベルト２１及びカラーの粉体像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、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２３ａのステージ面２３ａ１における土台２３ｇに重ね合わされて密着される。

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における土台２３ｇ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、ステージ２３ａにおける土台２３ｇへの熱伝導及び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における土台２３ｇに接着する。

この後、ステージユニット２３における昇降駆動部２３ｅを駆動制御し、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における土台２３ｇに融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から剥がされてステージ面２３ａ１における土台２３ｇに確実に転写される（２次転写）。

引き続いて、中間転写ベルト２１の周回移動が再開され、面状ヒーター２４ａにより加熱された中間転写ベルト２１の加熱部分が一方の冷却ファン部２５ａと他方の冷却ファン部２５ｂとの間を通過する。このとき、一対の冷却ファン部２５ａ，２５ｂからの送風により中間転写ベルト２１の加熱部分を所定温度（例えば３５℃）以下の常温近くまで冷却する。

以降、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上に重ね合わせたカラーの粉体像Ｅｉの形成と、中間転写ベルト２１からステージ２３ａのステージ面２３ａ１における土台２３ｇに以前に転写された最上層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における土台２３ｇに順次積層し、カラーの立体像Ｆを形成する。ここで、カラーの立体像Ｆの元となる複数のカラー断面像は、カラーの立体像Ｆを示す３Ｄデータに基づいて求めることができる。

［第２実施形態］
第２実施形態では、第１実施形態と同様に、図１に示す積層造形装置１よってカラーの立体像Ｆを形成するが、土台２３ｇの素材として熱可塑性樹脂を用いている。

この例では、土台２３ｇは、帯電性粉体Ｅの材料を用いた融解固化物からなるものである。土台２３ｇは、プレート状のものとされている。

例えば、土台２３ｇは、造形材料である帯電性粉体Ｅの材料としてポリエステルやスチレンアクリル等の熱可塑性樹脂を溶融し、溶融した熱可塑性樹脂をプレート型に流し込んで固めることで、作製することができる。

［第３実施形態］
第３実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、図１に示す積層造形装置１によってカラーの立体像Ｆを形成するが、土台２３ｇの構成が異なる。

図４は、土台本体２３ｇ２上に樹脂フィルム２３ｇ１を設置した土台２３ｇの断面構造の一例を概略的に示す断面図である。

土台２３ｇは、土台本体２３ｇ２と、土台本体２３ｇ２の中間転写ベルト２１側に設けられた樹脂フィルム２３ｇ１とを備え、粉体像Ｅｉを樹脂フィルム２３ｇ１上に積層する。詳しくは、樹脂フィルム２３ｇ１は、容易に入手可能な樹脂材料（例えば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂及びポリエステル）から選択されたものとされている。例えば、樹脂フィルム２３ｇ１は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、ポリエステルのうちの何れか１つの材料からなる。

具体的には、土台２３ｇは、樹脂製の土台本体２３ｇ２として所定厚さ（この例では２ｍｍ程度）のアクリル樹脂板上に樹脂フィルム２３ｇ１として所定厚さ（この例では０．１ｍｍ程度）のポリエステルフィルムを両面テープ（図示省略）で接着したものとされている。

＜本実施の形態について＞
本実施の形態によれば、土台２３ｇをステージ２３ａに設置するので、土台２３ｇを遮熱部材として機能させることができ、従って、積層速度を遅くすることなく、加熱された像担持体（この例では中間転写ベルト２１）とステージ２３ａとが近接し、そのまま積層を続けたとしても、土台２３ｇの遮熱効果でステージ２３ａの温度を立体像Ｆの溶融温度にまで達しないようにすることができ、これにより、立体像Ｆの造形を精度よく行うことができる。しかも、外部工程によって予め準備された土台２３ｇをステージ２３ａに設置しておくので、粉体像Ｅｉを積層するにあたり、土台２３ｇを造形するための工程を省くことができ、それだけ、粉体像Ｅｉの積層時間を短縮することができる。さらに、従来の如く、造形初期に、土台２３ｇを積層することがないため、それだけ、造形材料の余分な消費を抑えることができる。従って、積層速度の高速化を維持しつつ立体像Ｆの造形を精度よく行うことができると共に、造形材料の消費量を少なくすることが可能となる。また、電子写真の技術を応用して帯電性粉体Ｅを静電吸着させて粉体像Ｅｉを形成するので、帯電性粉体Ｅの転写効率を高くすることができると共に、電力消費の低く抑えることができる。

［第１実施形態］
第１実施形態では、土台２３ｇは、両面粘着シート（この例では両面テープ）によってステージ２３ａに接着されていることで、土台２３ｇを両面粘着シートによってステージ２３ａに接着することができ、これにより、立体像Ｆを完成させたときに、両面粘着シートによってステージ２３ａに固定した土台２３ｇを両面粘着シートの接着強度よりも若干大きい程度の力で取り外すことが可能となり、従って、ステージ２３ａに対する土台２３ｇの分離を簡単に行うことができる。

また、第１実施形態では、土台２３ｇは、樹脂材料からなるプレート状のものであることで、土台２３ｇを簡単な形状にすることができると共に、土台２３ｇの材料として安価な樹脂材料を用いることができ、これにより、土台２３ｇを簡単にかつ安価に作製することができる。

また、第１実施形態では、土台２３ｇを構成する樹脂材料は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂及びポリエステルから選択されたものであることで、土台２３ｇの材料として容易に入手可能な樹脂材料から選択されたものを用いることができ、これにより、土台２３ｇに特殊な材料を用いることなく、土台２３ｇを作製することができる。

また、第１実施形態では、ステージ２３ａは、良熱伝導体からなるものであることで、ステージ２３ａから熱を逃し易くすることができ、従って、像担持体（この例では中間転写ベルト２１）上の粉体像Ｅｉの土台２３ｇへの転写に伴うステージ２３ａの温度上昇を抑制することができる。

なお、両面粘着シートによるステージ２３ａに対する土台２３ｇの着脱では、土台２３ｇの面積が大きくなると、それだけ土台２３ｇをステージ２３ａから分離し難くなる場合がある。

［第２実施形態］
第２実施形態では、土台２３ｇは、熱可塑性樹脂からなるものであり、ステージ２３ａは、表面又は表面近傍にヒーター（この例では面状ヒーター２３ｆ）が配設されていることで、次の利点がある。

すなわち、立体像Ｆの形成に先立って、熱可塑性樹脂（例えば帯電性粉体Ｅの材料を用いた融解固化物）からなる土台２３ｇをヒーター（この例では面状ヒーター２３ｆ）によって加熱されたステージ２３ａに接触させ、土台２３ｇのステージ２３ａとの接触面を加熱して融解させることができる。このとき、土台２３ｇのステージ２３ａとの接触面を予め定めた所定の第１加熱時間だけ（例えば瞬時に）加熱することで（つまり土台２３ｇの表面をステージ２３ａに接触させてから第１加熱時間経過後に面状ヒーター２３ｆをオフすることで）、土台２３ｇを冷却固化させることができ、これにより、土台２３ｇを容易にステージ２３ａ上に固定させることができる。ここで、第１加熱時間は、土台２３ｇのステージ２３ａとの接触面が加熱融解した後、冷却固化したときに土台２３ｇがステージ２３ａに固着できる程度の時間とすることができる。

一方、立体像Ｆを完成させたときに、立体像Ｆが形成された土台２３ｇを固定したステージ２３ａをヒーター（この例では面状ヒーター２３ｆ）で加熱して融解させることができる。このとき、土台２３ｇのステージ２３ａとの界面を予め定めた所定の第２加熱時間だけ（例えば瞬間的に）加熱することで（つまり面状ヒーター２３ｆをオンしてから第２加熱時間経過後にオフすることで）、土台２３ｇを溶解させた状態で土台２３ｇをステージ２３ａから分離させることができ、これにより、土台２３ｇ上に形成された立体像Ｆを土台２３ｇごと簡単に取り外すことができる。

このような熱によるステージ２３ａに対する土台２３ｇの着脱では、土台２３ｇのステージ２３ａからの分離性が良く、第１実施形態の両面粘着シートによるステージ２３ａに対する土台２３ｇの着脱の課題である土台２３ｇの大面積化も可能となる。

また、第２実施形態では、土台２３ｇは、帯電性粉体Ｅの材料を用いた融解固化物からなるものであることで、帯電性粉体Ｅと同じ材料又は略同じ材料で土台２３ｇを作製することができ、これにより、土台２３ｇに対して粉体像Ｅｉを転写性よく融着させることができる。

［第３実施形態］
第３実施形態では、土台２３ｇは、土台本体２３ｇ２と、土台本体２３ｇ２の像担持体（この例では中間転写ベルト２１）側に設けられた樹脂フィルム２３ｇ１とを備え、粉体像Ｅｉを樹脂フィルム２３ｇ１上に積層することで、第２実施形態の如く土台２３ｇ上に立体像Ｆを直接形成した場合での土台２３ｇに対する立体像Ｆの分離に比べ、土台２３ｇ上に樹脂フィルム２３ｇ１を介して立体像Ｆを形成した場合での土台本体２３ｇ２に対する立体像Ｆの分離、及び、樹脂フィルム２３ｇ１に対する立体像Ｆの剥離の方が簡単な労力で行うことができる。従って、立体像Ｆを完成させたときに、土台本体２３ｇ２から立体像Ｆを樹脂フィルム２３ｇ１と共に容易に分離し（分離工程）、立体像Ｆから樹脂フィルム２３ｇ１を容易に剥離する（剥離工程）ことができる。これにより、土台２３ｇから立体像Ｆを２段階の工程で容易に取り外すことができる。ここで、立体像Ｆからの樹脂フィルム２３ｇ１の剥離は、立体像Ｆと樹脂フィルム２３ｇ１との界面にせん断力を与えることでさらに容易に行うことができる。

また、第３実施形態では、樹脂フィルム２３ｇ１は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂及びポリエステルから選択されたものであることで、樹脂フィルム２３ｇ１として容易に入手可能な樹脂材料から選択されたものを用いることができ、これにより、樹脂フィルム２３ｇ１に特殊な材料を用いることなく、土台２３ｇから立体像Ｆを容易に取り外すことができる。

［その他の実施の形態］
本実施の形態では、積層造形装置１は、像担持体として中間転写体（この例では中間転写ベルト２１）から土台２３ｇに粉体像Ｅｉを転写するようにしたが、積層造形装置１において中間転写体（この例では中間転写ベルト２１）及びベルト駆動部２２を除去した構成とし、像担持体として感光体（この例では感光体ドラム１１）を用いて、感光体から土台２３ｇに粉体像Ｅｉを転写するようにしてもよい。

＜実施例＞
次に、前記した本実施の形態に係る積層造形装置１を用いて、後述する各種の実験パラメータを変更して粉体像Ｅｉをステージ２３ａにおける土台２３ｇに転写した実験を行ったので、比較例と共に表１を参照しながら以下に説明する。

［実験パラメータ］
比較例及び実施例１〜１０では、実験パラメータとして、表１の（Ａ）〜（Ｄ）のパラメータとした。

（Ａ）土台の準備工程
造形する際の土台２３ｇの準備工程を、比較例では、像形成工程と同一工程とし、実施例１〜１０では、像形成工程とは別の外部工程とした。すなわち、比較例では、土台２３ｇを像形成時に作製し、実施例１〜１０では、土台２３ｇを像形成時とは別に事前に作製した。

（Ｂ）土台の材質
土台２３ｇの材質を、比較例及び実施例６，７では、帯電性粉体Ｅの材料であるポリエステルに添加剤を添加したものとし、実施例１，８，９では、超高分子量ポリエチレンとし、実施例２〜５では、それぞれ、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、フェノール樹脂とし、また、実施例１０では、土台本体２３ｇ２の材質をアクリル樹脂とすると共に樹脂フィルム２３ｇ１の材質をポリエステルとした。実施例１〜５，８〜１０では、土台２３ｇの材質は、何れも市販のものを用いた。

（Ｃ）土台の固定方法
土台２３ｇのステージ２３ａへの固定方法を、比較例では、像形成工程と同一工程で土台２３ｇを熱融着してステージ２３ａに固定した固定方法とし、また、実施例１〜６，８〜１０では、像形成工程とは別の外部工程で作製した土台２３ｇを両面テープによりステージ２３ａに固定した固定方法とし、実施例７では、像形成工程とは別の外部工程で作製した土台２３ｇを熱融着してステージ２３ａに固定した固定方法とした。

すなわち、比較例では、土台２３ｇの準備工程として、像形成工程の際に最初に土台２３ｇをステージ２３ａに熱融着して作製する従来手法により実験を行い、実施例１〜１０では、像形成工程とは別の外部工程で準備したプレート形状の土台２３ｇをステージ２３ａに両面テープで接着（実施例１〜６，８〜１０）しておく、或いは、熱融着（実施例７）しておく本実施の形態に係る手法により実験を行った。

（Ｄ）土台の高さ
土台２３ｇの高さを、比較例及び実施例１〜７では、何れも２ｍｍとし、実施例８〜１０では、それぞれ、０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、２．１ｍｍとした。

すなわち、比較例及び実施例１〜７では、土台２３ｇの高さを２ｍｍとする一方、実施例８では、土台２３ｇの高さを０．３ｍｍ（３００μｍ）として中間転写ベルト２１における弾性層２１ｂの厚みよりも０．１ｍｍ（１００μｍ）大きくし、実施例９では、土台２３ｇの高さを０．２ｍｍ（２００μｍ）として中間転写ベルト２１における弾性層２１ｂの厚み程度にした。また、実施例１０では、厚さ２ｍｍの土台本体２３ｇ２であるアクリル樹脂上に樹脂フィルム２３ｇ１である厚さ０．１ｍｍのポリエステルフィルムを両面テープで貼り付けたものを土台２３ｇとし、土台２３ｇの高さを２．１ｍｍ程度とした。

［実験結果］
その結果を表１の（Ｅ）〜（Ｊ）に示す。なお、表１の（Ｇ）〜（Ｊ）において、「◎」、「○」及び「△」は、それぞれ、「十分な評価」、「良好な評価」及び「ある程度許容できる評価」が得られたことを示し、「×」は、「許容できない評価」となったことを示している。

（Ｅ）積層時間比
先ず、比較例を１００にした場合の粉体像Ｅｉの積層時間比について調べた。

その結果、積層時間比は、実施例１〜１０では、例えば、比較例の土台２３ｇの高さを２ｍｍとし、高さ５ｍｍの立体像Ｆを造形する場合、７１となり、実施例１〜１０の粉体像Ｅｉの積層時間を比較例の粉体像Ｅｉの積層時間に比べ２９％削減できることが分かった。すなわち、実施例１〜１０では、像形成工程とは別の外部工程で土台２３ｇを作製し、従来の如く造形初期に土台２３ｇを積層する土台積層工程に代えて、事前に土台２３ｇを準備するため、土台積層工程での土台作製過程を省くことができ、それだけ粉体像Ｅｉの積層時間を短縮できることが分かった。

（Ｆ）ステージの温度変化
次に、粉体像Ｅｉを土台２３ｇに転写する前と立体像Ｆを土台２３ｇに造形した後のステージ２３ａの温度変化を示すステージ２３ａの温度変化について調べた。

その結果、ステージ２３ａの温度変化は、比較例及び実施例１〜７，１０では、２℃と小さかった。これは、土台２３ｇの厚みが比較例及び実施例１〜７で２ｍｍ、実施例１０で２．１ｍｍとなっていることから、土台２３ｇの遮熱効果を十分に発揮できたからであると考えられる。

一方、実施例８，９では、土台２３ｇの厚みが０．３ｍｍ，０．２ｍｍとなっており、比較例及び実施例１〜７，１０に比べて土台２３ｇの遮熱効果を十分には発揮できなかったものの、ステージ２３ａの温度変化を１０℃、４５℃程度に抑えることができた。

なお、ステージ２３ａの温度変化の評価は、後述する（Ｉ）の転写後の立体像Ｆのつぶれ性の評価に関連しているため、（Ｉ）の転写後の立体像Ｆのつぶれ性の評価でも言及する。

（Ｇ）土台への粉体像の転写性
次に、中間転写ベルト２１から土台２３ｇへの粉体像Ｅｉの転写性について調べた。

その結果、土台２３ｇへの粉体像Ｅｉの転写性は、土台２３ｇの材質に依存し、土台２３ｇの材質として造形材料（具体的には顔料及び帯電制御剤を添加したポリエステル）を用いた比較例及び実施例６，７では、材料同士の結合性が良いために転写性が良好となった。

また、土台２３ｇの材質として造形材料（具体的には顔料及び帯電制御剤を添加したポリエステル）以外の超高分子量ポリエチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、フェノール樹脂を用いた実施例１〜５，８〜１０でも、粉体像Ｅｉの表層がやや粗くなるものの転写性が良好であり、より安価に土台２３ｇを準備できる点で優れていることが分かった。

（Ｈ）土台のステージからの分離性
次に、土台２３ｇのステージ２３ａからの分離性について調べた。

その結果、像形成工程で土台２３ｇを熱融着でステージ２３ａに固定する比較例では、土台２３ｇをステージ２３ａから分離することが困難であったが、土台２３ｇを両面テープでステージ２３ａに固定する実施例１〜６，８〜１０では、比較例に比べ省労力に分離することができた。従って、土台２３ｇのステージ２３ａからの分離性は、実施例１〜６，８〜１０では、良好であった。

また、積層造形装置１におけるステージユニット２３には面状ヒーター２３ｆが設けられているので、土台２３ｇを熱融着でステージ２３ａに固定する実施例７では、ステージ２３ａにおける面状ヒーター２３ｆのオンオフによって土台２３ｇを加熱融解してステージ２３ａから簡単に分離できるため、より省労力で分離することができた。従って、土台２３ｇのステージ２３ａからの分離性は、実施例７では、さらに良好であった。

（Ｉ）転写後の立体像のつぶれ性
次に、粉体像Ｅｉの転写を連続２０回繰り返した後の立体像Ｆのつぶれ性について調べた。

その結果、転写後の粉体像Ｅｉのつぶれ性は、土台２３ｇの高さ、ひいてはステージ２３ａの温度変化に依存し、土台２３ｇの高さが２ｍｍの比較例及び実施例１〜７、並びに、土台２３ｇの高さが２．１ｍｍの実施例１０では、ステージ２３ａの温度変化が２℃とほとんどなく、立体像Ｆ（積層像）のつぶれが起きなかった。また、土台２３ｇの高さが０．３ｍｍ（３００μｍ）の実施例８では、ステージ２３ａの温度変化が１０℃と小さく、立体像Ｆ（積層像）のつぶれがほとんど起きなかった。

これは、ヒーターユニット２４とステージ２３ａとの間に設けられた土台２３ｇが遮熱部材として機能したためであると考えられる。また、実施例１〜８，１０では、土台２３ｇの高さが中間転写ベルト２１における弾性層２１ｂの厚み０．２ｍｍ（２００μｍ）よりも大きくなっていることから、弾性層２１ｂが土台２３ｇによりたとえ凹んでも、中間転写ベルト２１の表面の土台２３ｇとの接触部以外の部分がステージ２３ａのステージ面２３ａ１に近接しない或いはほとんど近接しないためであると考えられる。

一方、土台２３ｇの高さが０．２ｍｍ（２００μｍ）の実施例９では、ステージ２３ａの温度変化が４５℃と大きく、その熱で立体像Ｆ（転写像）が軟化してしまい、許容できないレベルではないが、立体像Ｆ（積層像）が押しつぶされる結果となった。

これは、実施例９では、土台２３ｇの高さが中間転写ベルト２１における弾性層２１ｂの厚み０．２ｍｍ（２００μｍ）程度になっていることから、弾性層２１ｂが土台２３ｇにより凹むと、中間転写ベルト２１の表面の土台２３ｇとの接触部以外の部分がステージ２３ａのステージ面２３ａ１に近接又は接触し易く、これにより連続転写の際に中間転写ベルト２１の熱が中間転写ベルト２１からステージ２３ａに伝達して蓄積され易いためであると考えられる。

（Ｊ）立体像の土台からの分離性
次に、立体像Ｆの土台２３ｇからの分離性について調べた。

その結果、立体像Ｆの土台２３ｇからの分離性は、土台２３ｇの材質に依存し、土台２３ｇの材質に造形材料（具体的には顔料及び帯電制御剤を添加したポリエステル）を用いた比較例及び実施例６，７では、土台２３ｇと立体像Ｆとの界面の接着強度が比較的大きいため、土台２３ｇから立体像Ｆを分離することは困難であった。

一方、土台２３ｇの材質に造形材料（具体的には顔料及び帯電制御剤を添加したポリエステル）以外の超高分子量ポリエチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、フェノール樹脂を用いた実施例１〜５，８〜１０では、土台２３ｇと立体像Ｆとの界面の接着強度が比較的小さいため、土台２３ｇから立体像Ｆを容易に分離することができた。

しかも、土台２３ｇを、土台本体２３ｇ２であるアクリル樹脂上に樹脂フィルム２３ｇ１であるポリエステルフィルムを両面テープで貼り付けたものとした実施例１０では、土台本体２３ｇ２から樹脂フィルム２３ｇ１ごと立体像Ｆを分離する分離工程と、樹脂フィルム２３ｇ１を立体像Ｆから剥離する剥離工程とに分けることができ、これにより土台２３ｇから立体像Ｆを直接分離する実施例１〜５，８〜１０に比べて、土台２３ｇから立体像Ｆをさらに容易に分離することができた。

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、かかる実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

１ 積層造形装置
１０ 像形成部
１１ 感光体ドラム
２０ 転写部
２１ 中間転写ベルト（像担持体の一例）
２１ａ 無端状ベルト基材
２１ｂ 弾性層
２１ｃ 離型層
２２ ベルト駆動部
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 ステージ
２３ａ１ ステージ面
２３ｂ ベース部
２３ｃ 圧力センサ
２３ｄ 温度センサ
２３ｅ 昇降駆動部
２３ｆ 面状ヒーター（ヒーターの一例）
２３ｇ 土台
２３ｇ１ 樹脂フィルム
２３ｇ２ 土台本体
２３ｇａ 上面
２４ ヒーターユニット（加熱部の一例）
２４ａ 面状ヒーター
２４ａ１ 基板
２４ａ２ 発熱層
２４ａ３ 絶縁層
２４ｂ 温度センサ
２４ｃ ヒーターホルダー
２５ 冷却装置
２５ａ 一方の冷却ファン部
２５ｂ 他方の冷却ファン部
２７ 転写ユニット
Ｅ 帯電性粉体
Ｅｉ 粉体像
Ｆ 立体像

Claims (12)

1. 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粉体像を形成する像形成部と、
   前記像担持体側に配設され、前記像担持体上の粉体像を加熱する第１加熱部と、
   事前に外部工程で準備された土台が設置されて該土台上に前記像担持体上の粉体像を転写させるステージと、
   前記ステージ側に配設され、前記土台の前記ステージとの接触面を加熱する第２加熱部と
   を備え、
   前記像担持体上の粉体像の形成、前記第１加熱部による前記像担持体上の粉体像の加熱、前記像担持体から前記土台への前記粉体像の転写、及び、前記第２加熱部による前記土台の前記ステージとの接触面の加熱を繰り返して、複数の粉体像を前記土台上に積層して立体像を形成するものであって、
   前記第１加熱部と前記第２加熱部との加熱する時間帯が異なることを特徴とする積層造形装置。
2. 請求項１に記載の積層造形装置であって、
   前記第２加熱部は、前記立体像の形成に先立って、前記土台の前記ステージとの接触面を加熱することを特徴とする積層造形装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の積層造形装置であって、
   前記第２加熱部は、前記立体像を完成させたときに、前記土台の前記ステージとの接触面を加熱することを特徴とする積層造形装置。
4. 請求項１から請求項３までの何れか１つに記載の積層造形装置であって、
   前記土台は、両面粘着シートによって前記ステージに接着されていることを特徴とする積層造形装置。
5. 請求項１から請求項３までの何れか１つに記載の積層造形装置であって、
   前記土台は、熱可塑性樹脂からなるものであり、
   前記ステージは、表面又は表面近傍にヒーターが配設されていることを特徴とする積層造形装置。
6. 請求項１から請求項５までの何れか１つに記載の積層造形装置であって、
   前記土台は、前記帯電性粉体の材料を用いた融解固化物からなるものであることを特徴とする積層造形装置。
7. 請求項１から請求項６までの何れか１つに記載の積層造形装置であって、
   前記土台は、樹脂材料からなるプレート状のものであることを特徴とする積層造形装置。
8. 請求項７に記載の積層造形装置であって、
   前記樹脂材料は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂及びポリエステルから選択されたものであることを特徴とする積層造形装置。
9. 請求項７又は請求項８に記載の積層造形装置であって、
   前記土台は、土台本体と、前記土台本体の前記像担持体側に設けられた樹脂フィルムとを備え、前記粉体像を前記樹脂フィルム上に積層することを特徴とする積層造形装置。
10. 請求項９に記載の積層造形装置であって、
    前記樹脂フィルムは、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂及びポリエステルから選択されたものであることを特徴とする積層造形装置。
11. 請求項１から請求項１０までの何れか１つに記載の積層造形装置であって、
    前記ステージは、良熱伝導体からなるものであることを特徴とする積層造形装置。
12. 像担持体に帯電性粉体を静電吸着させて粉体像を形成する像形成工程と、
    前記像担持体上の粉体像を加熱する第１加熱工程と、
    事前に外部工程で準備された土台がステージに設置されて該土台上に前記像担持体上の粉体像を該像担持体から転写させる転写工程と、
    前記土台の前記ステージとの接触面を加熱する第２加熱工程と
    を含み、
    前記像形成工程、前記第１加熱工程、前記転写工程及び前記第２加熱工程を含む一連の処理を繰り返すことで、複数の前記粉体像を前記ステージに設置された前記土台上に積層して立体像を形成し、前記第１加熱工程と前記第２加熱工程とで加熱する時間帯が異なることを特徴とする積層造形方法。

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