JPH10224581A

JPH10224581A - 三次元像形成方法及び三次元像形成装置

Info

Publication number: JPH10224581A
Application number: JP9020620A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Ito; 克之伊藤
Original assignee: Oki Data Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1997-02-03
Filing date: 1997-02-03
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】三次元像形成装置を小型化することができるよ
うにする。【解決手段】複数ページのビットマップデータを発生さ
せ、該各ビットマップデータに従って、一定の外径を有
する粒子１５を平面状に並べて二次元像を形成し、該二
次元像を積層して三次元像を形成する。この場合、粒子
１５を平面状に並べて二次元像を形成し、該二次元像を
積層して三次元像を形成するようになっているので、レ
ーザ光発生器、モノマー状態の樹脂等を使用する必要が
ない。装置本体を小型化することができるだけでなく、
三次元像を形成するために必要な時間を短くすることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＡＤ、コンピュ
ータ等の画像処理装置において、三次元像を形成するた
めの三次元像形成方法及び三次元像形成装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、三次元像を形成するための三次元
像形成装置として光造型機が提供されているが、該光造
型機においては、二次元スキャニングによってモノマー
状態の樹脂に紫外線領域のレーザ光を照射し、前記モノ
マー状態の樹脂を光重合させてポリマー状態の樹脂に
し、該樹脂を安定させるようにしている。そして、前記
モノマー状態の樹脂の供給と二次元スキャニングとを交
互に繰り返すことによって、三次元像が形成されるよう
になっている。

【０００３】また、他の三次元像形成装置としてサーマ
ルインクジェット印刷装置を使用するものが提供されて
いる。この場合、溶融させられた樹脂がインクとして使
用され、該インクを媒体に吹き付けることによって三次
元像が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の三次元像形成装置においては、いずれも簡易モール
ドが製造されるようになっていて、装置本体が大型化し
てしまうだけでなく、三次元像を形成するために必要な
時間が長いので、情報を伝達する出力装置として三次元
像形成装置を使用することができない。特に、光造型機
においては、レーザ光を発生させるためにレーザ光発生
器が必要になるだけでなく、光重合される前のモノマー
状態の樹脂が液体であるので、装置本体が更に大型化し
てしまう。

【０００５】また、例えば、宙に浮いている物体を表現
した三次元像、透明な物体を表現した三次元像、細い線
を表現した三次元像等を形成することもできない。本発
明は、前記従来の三次元像形成装置の問題点を解決し
て、小型化することができ、情報を伝達するための出力
装置として使用することができ、宙に浮いている物体を
表現した三次元像、透明な物体を表現した三次元像、細
い線を表現した三次元像等を形成することができる三次
元像形成方法及び三次元像形成装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の三
次元像形成方法においては、複数ページのビットマップ
データを発生させ、該各ビットマップデータに従って、
一定の外径を有する粒子を平面状に並べて二次元像を形
成し、該二次元像を積層して三次元像を形成する。

【０００７】本発明の三次元像形成装置においては、Ｘ
軸方向に回転軸が配設された像担持体と、該像担持体の
表面を一様にかつ均一に帯電させる帯電装置と、前記像
担持体に光を照射して静電潜像を形成する光書込装置
と、前記静電潜像に粒子を付着させて粒子像を形成する
現像装置と、前記像担持体の粒子像を転写するための転
写部材と、該転写部材の粒子像を画像基材に定着して二
次元像を形成する加熱手段と、前記画像基材を、前記Ｘ
軸方向に対して直角に、かつ、互いに直角に設定された
Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させる画像基材移動手段と
を有する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の
第１の実施の形態における三次元像形成装置の概念図、
図３は本発明の第１の実施の形態における粒子の断面図
である。図において、１１はモータ３９によって回転さ
せられる像担持体としての感光体ドラム、１２は該感光
体ドラム１１と接触させて配設され、感光体ドラム１１
の表面を一様にかつ均一に帯電させる帯電装置としての
帯電ローラ、１３は前記感光体ドラム１１の表面に光を
照射して静電潜像を形成する光書込装置、１４は前記静
電潜像に粒子１５を付着させて、前記感光体ドラム１１
の表面に二次元の粒子像を形成する現像装置である。な
お、前記帯電ローラ１２には高圧電源５１が接続され、
該高圧電源５１によって帯電ローラ１２に帯電電圧を印
加することができるようになっている。また、前記現像
装置１４には、一定の外径を有する粒子１５を搬送する
ために現像ローラ４１が配設され、該現像ローラ４１に
接続された高圧電源５２によって現像ローラ４１にバイ
アス電圧が印加され、該バイアス電圧によって粒子１５
が帯電させられる。

【０００９】そして、コンピュータ１８は、三次元像を
形成するための画像信号を発生させ、画像制御部１７に
送る。本実施の形態において、三次元像は複数の二次元
像を積層することによって形成され、そのために、前記
画像信号は、各二次元像に対応させて各ページごとに発
生させられる。そして、前記画像制御部１７は、コンピ
ュータ１８から順次送られる各ページごとの各二次元像
に対応する画像信号を編集して、各ページごとのビット
マップデータを作成し、該ビットマップデータを前記光
書込装置１３に送る。したがって、該光書込装置１３は
前記ビットマップデータに従って各ページごとに静電潜
像を形成する。

【００１０】ところで、前記粒子１５は、非磁性一成分
のトナーと同様の樹脂、例えば、ポリスチレン、ポリエ
ステル等をベースとして形成され、図３に示すように、
中心部８５、及び該中心部８５の表面に形成された表層
８６から成り、前記中心部８５及び表層８６は、保存さ
れる温度より高い温度（定着温度）で加熱されたとき
に、中心部８５は溶融させられず、表層８６だけが溶融
させられる成分によって形成される。すなわち、前記表
層８６と中心部８５とは互いに溶融温度が異なり、表層
８６は中心部８５より低い温度で溶融させられる。

【００１１】また、前記感光体ドラム１１と接触させて
転写部材としての転写ローラ１９が配設され、該転写ロ
ーラ１９は、例えば、アルミニウム製の円筒状導電性基
材に、離型性の良好な半導電性フッ素樹脂を被覆するこ
とによって形成される。前記転写ローラ１９の回転軸と
前記感光体ドラム１１の回転軸とは平行に配設される。

【００１２】そして、前記転写ローラ１９には高圧電源
５３が接続され、該高圧電源５３によって前記粒子１５
の帯電極性と逆の極性の転写電圧が転写ローラ１９に印
加されるようになっている。したがって、前記感光体ド
ラム１１の表面に形成された粒子像は、前記転写電圧に
よって発生させられた静電気力により、転写ローラ１９
に転写される。

【００１３】さらに、該転写ローラ１９内には加熱手段
としてのヒータ２０が配設され、該ヒータ２０によって
転写ローラ１９を加熱することができるようになってい
る。そして、転写ローラ１９の外周には、図示しない温
度センサが転写ローラ１９の表面と接触させて、又は対
向させて配設され、転写ローラ１９の温度を検出するこ
とができるようになっている。したがって、前記転写ロ
ーラ１９の温度に対応させてヒータ２０を選択的に通電
することによって、前記転写ローラ１９の温度を一定に
することができる。

【００１４】ところで、本実施の形態において、三次元
像は前記粒子１５によって形成されるようになっている
が、該粒子１５を積層するために画像基材２２が配設さ
れ、該画像基材２２を二方向に移動させることができる
ようになっている。そのために、前記転写ローラ１９と
対向させて画像基材移動手段としての二次元移動台２３
が配設され、該二次元移動台２３によって画像基材２２
が支持され、かつ、水平方向及び垂直方向に移動させら
れる。また、前記二次元移動台２３は、画像基材２２を
支持する平板状の第１テーブル２５、該第１テーブル２
５を水平方向に移動自在に支持する第２テーブル２９、
及び該第２テーブル２９を垂直方向に移動自在に支持す
る支持台５５から成る。

【００１５】そして、前記第２テーブル２９によって第
１テーブル２５を水平方向に移動自在に支持するため
に、該第１テーブル２５に固定されたナット２６、該ナ
ット２６と螺（ら）合させられ、前記第２テーブル２９
に対して回転自在に支持されたスクリュー２７、及び前
記第２テーブル２９に固定され、前記スクリュー２７を
正方向又は逆方向に回転させるステッピングモータ２８
が配設される。

【００１６】また、前記支持台５５によって第２テーブ
ル２９を垂直方向に移動自在に支持するために、該第２
テーブル２９に固定されたナット３０、該ナット３０と
螺合させられ、前記支持台５５に対して回転自在に支持
されたスクリュー３１、及び前記支持台５５に固定さ
れ、前記スクリュー３１を正方向又は逆方向に回転させ
るステッピングモータ３２が配設される。

【００１７】そして、前記各ステッピングモータ２８、
３２はいずれも装置制御部３５によって駆動される。該
装置制御部３５は、前記感光体ドラム１１を回転させる
ために信号ＳＧ１を発生させてモータ３９に送り、前記
画像基材２２を水平方向に移動させるために信号ＳＧ２
を発生させてステッピングモータ２８に送り、前記画像
基材２２を垂直方向に移動させるために信号ＳＧ３を発
生させてステッピングモータ３２に送る。

【００１８】ここで、前記感光体ドラム１１の回転軸方
向にＸ軸を、前記第１テーブル２５を移動させる方向に
Ｙ軸を、前記第２テーブル２９を移動させる方向にＺ軸
を設定すると、三次元像はＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸によって
構成される三次元空間において画像基材２２上に形成さ
れることになる。次に、前記構成の三次元像形成装置の
動作について説明する。

【００１９】まず、前記画像基材２２は第１テーブル２
５の上にセットされ、図示しないクランプ手段によって
固定される。続いて、前記装置制御部３５からステッピ
ングモータ２８に信号ＳＧ２が、ステッピングモータ３
２に信号ＳＧ３が送られて、前記ステッピングモータ２
８、３２が駆動され、前記第１テーブル２５は、第２テ
ーブル２９上において図１における最右端に設定された
ホームポジションに、前記第２テーブル２９は支持台５
５上において図１における最上端に設定されたホームポ
ジションに置かれる。

【００２０】次に、前記画像制御部１７は、コンピュー
タ１８から送られた第１ページの二次元像に対応する画
像信号を受けると、該画像信号を編集して第１ページの
ビットマップデータを作成する。そして、前記画像制御
部１７は、装置制御部３５と連動して第１ページの先頭
行から１行分ずつビットマップデータを光書込装置１３
に送る。該光書込装置１３は、ビットマップデータを受
け、感光体ドラム１１の表面に第１ページの先頭行から
１行分ずつ静電潜像を形成する。そして、感光体ドラム
１１の表面に第１ページの静電潜像が形成されると、第
１ページの光書込みが終了する。

【００２１】また、前記モータ３９は、装置制御部３５
から信号ＳＧ１を受けて駆動され、前記感光体ドラム１
１を回転させる。そして、該感光体ドラム１１の回転に
伴って帯電ローラ１２及び現像ローラ４１が回転させら
れ、帯電ローラ１２によって感光体ドラム１１の表面が
一様にかつ均一に帯電させられ、現像ローラ４１によっ
て前記静電潜像に対応させて静電気力により感光体ドラ
ム１１に粒子１５が付着させられる。その結果、前記静
電潜像が、感光体ドラム１１の回転に伴って１行分ずつ
順次現像されて第１ページの粒子像が形成される。

【００２２】また、転写ローラ１９は、感光体ドラム１
１と同じ周速度で連回り方向に回転させられる。そし
て、前記高圧電源５３によって前記粒子１５の帯電極性
と逆の極性の転写電圧が転写ローラ１９に印加され、感
光体ドラム１１上の粒子像は、感光体ドラム１１及び転
写ローラ１９の回転に伴って１行分ずつ転写ローラ１９
に移動し、第１ページの粒子像が転写ローラ１９に転写
される。

【００２３】この場合、該転写ローラ１９はヒータ２０
によって一定の温度にされているので、前記粒子像の転
写に伴って転写ローラ１９に付着させられた粒子１５
は、表層８６だけが溶融させられる。そして、前記転写
ローラ１９の回転に伴って、前記装置制御部３５からス
テッピングモータ２８に信号ＳＧ２が送られ、前記第１
テーブル２５は、ホームポジションから図１における左
方に、転写ローラ１９の周速度と等しい走行速度で移動
させられる。

【００２４】この場合、前記転写ローラ１９の表面は離
型性が良好であるので、転写ローラ１９に転写された粒
子像を構成する各粒子１５は、表層８６だけが溶融させ
られた状態で容易に画像基材２２に付着する。したがっ
て、転写ローラ１９上の粒子像は、前記転写ローラ１９
の回転及び二次元移動台２３の移動に伴って１行分ずつ
画像基材２２に移動し、第１ページの粒子像が画像基材
２２に定着されて二次元像が形成される。

【００２５】なお、この間、前記装置制御部３５からス
テッピングモータ３２に信号ＳＧ３は送られず、画像基
材２２は転写ローラ１９と一定の間隙（げき）を置いて
移動させられる。このようにして、前記画像基材２２上
に第１ページの二次元像が形成されると、前記装置制御
部３５は、ステッピングモータ３２に１ステップ分の信
号ＳＧ３を送る。その結果、ステッピングモータ３２が
１ステップ分だけ駆動され、第２テーブル２９は垂直方
向において１ステップ分図における下方に移動させら
れ、画像基材２２は転写ローラ１９から離れる。この場
合、前記第２テーブル２９の１ステップ分の移動量は粒
子１５の径、すなわち、粒子像の厚さに相当する。な
お、第２テーブル２９が垂直方向において１ステップ分
下方に移動させられる間に、第１テーブル２５はホーム
ポジションに戻される。

【００２６】続いて、前記画像制御部１７はコンピュー
タ１８から送られた第２ページの二次元像に対応する画
像信号を受けると、該画像信号を編集して第２ページの
ビットマップデータを作成する。そして、前記画像制御
部１７は、装置制御部３５と連動して第２ページの先頭
行から１行分ずつビットマップデータを光書込装置１３
に送る。該光書込装置１３は、ビットマップデータを受
け、感光体ドラム１１の表面に第２ページの先頭行から
１行分ずつ静電潜像を形成し、感光体ドラム１１の表面
に第２ページの静電潜像が形成されると、第２ページの
光書込みが終了する。

【００２７】そして、現像ローラ４１は、前記静電潜像
に対応させて静電気力によって感光体ドラム１１に粒子
１５を付着させ、前記静電潜像が、感光体ドラム１１の
回転に伴って１行分ずつ順次現像されて第２ページの粒
子像が形成される。また、前記感光体ドラム１１上の粒
子像は、感光体ドラム１１及び転写ローラ１９の回転に
伴って１行分ずつ転写ローラ１９に移動し、第２ページ
の粒子像が転写ローラ１９に転写される。さらに、前記
装置制御部３５からステッピングモータ２８に信号ＳＧ
２が送られ、前記第１テーブル２５は、前記転写ローラ
１９の回転に伴って、ホームポジションから図１におけ
る左方に、転写ローラ１９の周速度と等しい走行速度で
移動させられる。

【００２８】そして、転写ローラ１９上の粒子像は、前
記転写ローラ１９の回転及び二次元移動台２３の移動に
伴って１行分ずつ画像基材２２に移動し、第２ページの
粒子像が画像基材２２に定着されて二次元像が形成され
る。なお、この間、前記装置制御部３５からステッピン
グモータ３２に信号ＳＧ３は送られず、画像基材２２は
転写ローラ１９と一定の間隙を置いて移動させられる。

【００２９】このようにして、前記第１ページの二次元
像の上に第２ページの二次元像が形成されると、前記装
置制御部３５は、ステッピングモータ３２に１ステップ
分の信号ＳＧ３を送る。その結果、ステッピングモータ
３２が１ステップ分だけ駆動され、第２テーブル２９は
垂直方向において１ステップ分下方に移動させられ、画
像基材２２は転写ローラ１９から離れる。なお、前のペ
ージの二次元像の上に次のページの二次元像を重ねて形
成する場合、粒子１５の中心部８５は溶融させられてい
ないので、二次元像の厚さを維持することができる。

【００３０】このようにして、あらかじめ設定されたペ
ージ数分だけ画像基材２２上に二次元像を積層して形成
することによって三次元像が形成されると、画像制御部
１７及び装置制御部３５は動作を終了する。そして、画
像基材２２が第１テーブル２５から外され、二次元移動
台２３から取り出される。なお、次の三次元像を形成す
る場合、前記画像基材２２は前記第１テーブル２５に再
びセットされる。

【００３１】このように、粒子１５を平面状に並べて二
次元像を形成し、該二次元像を積層して三次元像を形成
するようになっているので、装置本体を小型化すること
ができるだけでなく、三次元像を形成するために必要な
時間を短くすることができる。したがって、情報を伝達
する出力装置として三次元像形成装置を使用することが
できる。

【００３２】また、レーザ光発生器、モノマー状態の樹
脂等を使用しないので、装置本体を一層小型化すること
ができる。なお、前記三次元像は、一定の温度以上の高
温に加熱されない限り劣化することはなく、保存性は良
好である。また、前記光書込装置１３におけるＸ軸方向
の分解能、二次元移動台２３のＹ軸方向及びＺ軸方向の
分解能を変更することによって、三次元像の形成速度を
変更することができる。さらに、粒子１５の色を変更す
ることによって、所定の色の三次元像を形成することが
できる。また、粒子１５を無色のものにすることによっ
て、透明な物体を表現した三次元像を形成することがで
きる。

【００３３】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図２は本発明の第２の実施の形態における三
次元像形成装置の概念図である。なお、第１の実施の形
態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与
することによってその説明を省略する。この場合、転写
部材としての転写ローラ１９の周囲に第１、第２の粒子
像形成ユニット５８、５９が配設され、第１の粒子像形
成ユニット５８によって有色の粒子１５から成る二次元
像が形成され、第２の粒子像形成ユニット５９によって
無色の粒子１５から成る二次元像が形成される。

【００３４】そして、前記第１の粒子像形成ユニット５
８は、第１の実施の形態と同様に、像担持体としての感
光体ドラム１１、帯電装置としての帯電ローラ１２、光
書込装置１３及び現像装置１４から成り、例えば、白、
黒、青、赤等のカラーの粒子１５によって対応する色の
粒子像が感光体ドラム１１の表面に形成され、前記粒子
像は転写ローラ１９に転写される。なお、各色の顔料等
の発色剤は中心部８５（図３）に含まれる。

【００３５】そして、前記第２の粒子像形成ユニット５
９において、６１はモータ６９によって回転させられる
像担持体としての感光体ドラム、６２は該感光体ドラム
６１と接触させて配設され、感光体ドラム６１の表面を
一様にかつ均一に帯電させる帯電装置としての帯電ロー
ラ、６３は前記感光体ドラム６１の表面に光を照射して
静電潜像を形成する光書込装置、６４は前記静電潜像に
無色の一定の外径を有する粒子６５を付着させて、前記
感光体ドラム６１の表面に二次元の無色の粒子像を形成
する現像装置である。なお、前記帯電ローラ６２には高
圧電源７１が接続され、該高圧電源７１によって帯電ロ
ーラ６２に帯電電圧を印加することができるようになっ
ている。また、前記現像装置６４には、粒子６５を搬送
するために現像ローラ７０が配設され、該現像ローラ７
０に接続された高圧電源７２によって現像ローラ７０に
バイアス電圧が印加され、該バイアス電圧によって粒子
６５が帯電させられる。なお、前記モータ６９は装置制
御部３５から信号ＳＧ４を受けて駆動される。

【００３６】そして、コンピュータ１８は、三次元像を
形成するための画像信号を発生させ、画像制御部７７に
送る。本実施の形態において、三次元像は主二次元像及
び補助二次元像から成る複数の二次元像を積層すること
によって形成され、そのために、前記画像信号は、各二
次元像に対応させて各ページごとに発生させられる。そ
して、前記画像制御部７７は、コンピュータ１８から順
次送られる各ページごとの主二次元像に対応する画像信
号を編集して、第１のビットマップデータを形成し、該
第１のビットマップデータを前記光書込装置１３に送
る。したがって、該光書込装置１３は前記第１のビット
マップデータに従って各ページごとに静電潜像を形成す
る。

【００３７】また、前記画像制御部７７は、コンピュー
タ１８においてあらかじめ設定され、コンピュータ１８
から順次送られる各ページごとの補強用、支持用等の補
助二次元像に対応する画像信号を編集して、第２のビッ
トマップデータを形成し、該第２のビットマップデータ
を前記光書込装置６３に送る。したがって、該光書込装
置６３は前記第２のビットマップデータに従って各ペー
ジごとに補助二次元像に対応する静電潜像を形成する。

【００３８】そして、前記感光体ドラム１１、６１と接
触させて転写ローラ１９が配設され、該転写ローラ１９
には高圧電源５３が接続され、該高圧電源５３によって
前記粒子１５、６５の帯電極性と逆の極性の転写電圧が
転写ローラ１９に印加されるようになっている。したが
って、前記各感光体ドラム１１、６１の表面に形成され
た各粒子像は、前記転写電圧によって発生させられた静
電気力により、転写ローラ１９に転写される。

【００３９】さらに、前記転写ローラ１９内には加熱手
段としてのヒータ２０が配設され、前記転写ローラ１９
の温度に対応させてヒータ２０を選択的に通電すること
によって、前記転写ローラ１９の温度を一定にすること
ができるようになっている。ところで、本実施の形態に
おいて、三次元像は前記粒子１５、６５によって形成さ
れるようになっているが、該粒子１５、６５を積層する
ために画像基材２２が配設され、該画像基材２２を二方
向に移動させることができるようになっている。

【００４０】そのために、前記転写ローラ１９と対向さ
せて画像基材移動手段としての二次元移動台２３が配設
され、該二次元移動台２３によって画像基材２２が支持
され、かつ、水平方向及び垂直方向に移動させられる。
また、前記二次元移動台２３は、画像基材２２を支持す
る平板状の第１テーブル２５、該第１テーブル２５を水
平方向に移動自在に支持する第２テーブル２９、及び該
第２テーブル２９を垂直方向に移動自在に支持する支持
台５５から成る。

【００４１】そして、前記第２テーブル２９によって第
１テーブル２５を水平方向に移動自在に支持するため
に、ナット２６、スクリュー２７及びステッピングモー
タ２８が配設される。また、前記支持台５５によって第
２テーブル２９を垂直方向に移動自在に支持するため
に、ナット３０、スクリュー３１及びステッピングモー
タ３２が配設される。

【００４２】そして、前記各ステッピングモータ２８、
３２はいずれも装置制御部３５によって駆動される。該
装置制御部３５は、前記感光体ドラム１１、６１を回転
させるために信号ＳＧ１、ＳＧ４をそれぞれ発生させて
モータ３９、６９に送り、前記画像基材２２を水平方向
に移動させるために信号ＳＧ２を発生させてステッピン
グモータ２８に送り、前記画像基材２２を垂直方向に移
動させるために信号ＳＧ３を発生させてステッピングモ
ータ３２に送る。

【００４３】次に、前記構成の三次元像形成装置の動作
について説明する。まず、前記画像基材２２は第１テー
ブル２５の上にセットされ、図示しないクランプ手段に
よって固定される。続いて、前記装置制御部３５からス
テッピングモータ２８に信号ＳＧ２が、ステッピングモ
ータ３２に信号ＳＧ３が送られて、前記ステッピングモ
ータ２８、３２が駆動され、前記第１テーブル２５は、
第２テーブル２９上において図２における最右端に設定
されたホームポジションに、前記第２テーブル２９は支
持台５５上において図２における最上端に設定されたホ
ームポジションに置かれる。

【００４４】次に、前記画像制御部７７は、コンピュー
タ１８から送られた第１ページの主二次元像に対応する
画像信号を受けると、該画像信号を編集して第１ページ
の第１のビットマップデータを作成する。また、前記画
像制御部７７は、コンピュータ１８から送られた第１ペ
ージの補助二次元像に対応する画像信号を受けると、該
画像信号を編集して第１ページの第２のビットマップデ
ータを作成する。

【００４５】そして、前記画像制御部７７は、装置制御
部３５と連動して第１ページの先頭行から１行分ずつ第
１のビットマップデータを光書込装置１３に送る。ま
た、同時に前記画像制御部７７は、装置制御部３５と連
動して第１ページの先頭行から１行分ずつ第２のビット
マップデータを光書込装置６３に送る。前記光書込装置
１３は、第１のビットマップデータを受け、感光体ドラ
ム１１の表面に第１ページの先頭行から１行分ずつ静電
潜像を形成する。そして、感光体ドラム１１の表面に第
１ページの静電潜像が形成されると、第１ページの光書
込みが終了する。一方、前記光書込装置６３は、第２の
ビットマップデータを受け、感光体ドラム６１の表面に
第１ページの先頭行から１行分ずつ静電潜像を形成す
る。そして、感光体ドラム６１の表面に第１ページの静
電潜像が形成されると、第１ページの光書込みが終了す
る。

【００４６】また、前記モータ３９は、装置制御部３５
から信号ＳＧ１を受けて駆動され、前記感光体ドラム１
１を回転させる。そして、該感光体ドラム１１の回転に
伴って帯電ローラ１２及び現像ローラ４１が回転させら
れ、帯電ローラ１２によって感光体ドラム１１の表面が
一様にかつ均一に帯電させられ、現像ローラ４１によっ
て前記静電潜像に対応させて静電気力により感光体ドラ
ム１１に粒子１５が付着させられる。その結果、前記静
電潜像が、感光体ドラム１１の回転に伴って１行分ずつ
順次現像されて第１ページの粒子像が形成される。

【００４７】次に、前記モータ６９は、装置制御部３５
から信号ＳＧ４を受けて駆動され、前記感光体ドラム６
１を回転させる。そして、該感光体ドラム６１の回転に
伴って帯電ローラ６２及び現像ローラ７０が回転させら
れ、帯電ローラ６２によって感光体ドラム６１の表面が
一様にかつ均一に帯電させられ、現像ローラ７０によっ
て前記静電潜像に対応させて静電気力により感光体ドラ
ム６１に粒子６５が付着させられる。その結果、前記静
電潜像が、感光体ドラム６１の回転に伴って１行分ずつ
順次現像されて第１ページの粒子像が形成される。

【００４８】なお、前記転写ローラ１９に転写される各
粒子像に対応するビットマップデータの各アドレスが互
いに一致するように、第２のビットマップデータによる
感光体ドラム６１への静電潜像の形成、すなわち、光書
込タイミングが所定時間だけ遅らせられる。また、転写
ローラ１９は、感光体ドラム１１、６１と同じ周速度で
連回り方向に回転させられる。そして、前記高圧電源５
３によって前記粒子１５、６５の帯電極性と逆の極性の
転写電圧が転写ローラ１９に印加されるので、感光体ド
ラム１１、６１上の粒子像は１行分ずつ転写ローラ１９
に移動し、第１ページの粒子像が転写ローラ１９に転写
される。

【００４９】この場合、該転写ローラ１９はヒータ２０
によって一定の温度にされているので、前記粒子像の転
写に伴って転写ローラ１９に付着させられた粒子１５、
６５は、表層８６だけが溶融させられる。そして、前記
装置制御部３５からステッピングモータ２８に信号ＳＧ
２が送られ、前記第１テーブル２５は、前記転写ローラ
１９の回転に伴って、ホームポジションから図２におけ
る左方に、転写ローラ１９の周速度と等しい走行速度で
移動させられる。

【００５０】この場合、前記転写ローラ１９の表面は離
型性が良好であるので、転写ローラ１９に転写された粒
子像を構成する各粒子１５、６５は、容易に画像基材２
２に付着する。したがって、転写ローラ１９上の粒子像
は、１行分ずつ画像基材２２に移動し、第１ページの粒
子像が画像基材２２に定着されて主二次元像及び補助二
次元像が形成される。

【００５１】このようにして、前記画像基材２２上に第
１ページの主二次元像及び補助二次元像が形成される
と、前記装置制御部３５は、ステッピングモータ３２に
１ステップ分の信号ＳＧ３を送る。その結果、ステッピ
ングモータ３２が１ステップ分だけ駆動され、第２テー
ブル２９は垂直方向において１ステップ分図２における
下方に移動させられ、画像基材２２は転写ローラ１９か
ら離れる。なお、第２テーブル２９が垂直方向において
１ステップ分下方に移動させられる間に、第１テーブル
２５はホームポジションに戻される。

【００５２】続いて、前記画像制御部７７はコンピュー
タ１８から送られた第２ページの主二次元像に対応する
画像信号及び第２ページの補助二次元像に対応する画像
信号を受けると、該画像信号を編集して第２ページの第
１、第２のビットマップデータを作成する。そして、前
記画像制御部７７は、装置制御部３５と連動して第２ペ
ージの先頭行から１行分ずつ第１、第２のビットマップ
データをそれぞれ光書込装置１３、６３に送る。該光書
込装置１３、６３は、それぞれビットマップデータを受
け、感光体ドラム１１、６１の表面に第２ページの先頭
行から１行分ずつ静電潜像を形成し、感光体ドラム１
１、６１の表面に第２ページの静電潜像が形成される
と、第２ページの光書込みが終了する。

【００５３】そして、現像ローラ４１、７０は、それぞ
れ前記静電潜像に対応させて静電気力によって感光体ド
ラム１１、６１に粒子１５、６５を付着させ、前記静電
潜像が感光体ドラム１１、６１の回転に伴って１行分ず
つ順次現像されて第２ページの粒子像が形成される。ま
た、前記感光体ドラム１１、６１上の粒子像は、１行分
ずつ転写ローラ１９に移動し、第２ページの粒子像が転
写ローラ１９に転写される。さらに、前記装置制御部３
５からステッピングモータ２８に信号ＳＧ２が送られ、
前記第１テーブル２５は、前記転写ローラ１９の回転に
伴って、ホームポジションから図２における左方に、転
写ローラ１９の周速度と等しい走行速度で移動させられ
る。

【００５４】そして、転写ローラ１９上の粒子像は、前
記転写ローラ１９の回転及び二次元移動台２３の移動に
伴って１行分ずつ画像基材２２に移動し、第２ページの
粒子像が画像基材２２に定着されて主二次元像及び補助
二次元像が形成される。このようにして、前記第１ペー
ジの主二次元像及び補助二次元像の上に第２ページの主
二次元像及び補助二次元像が形成されると、前記装置制
御部３５は、ステッピングモータ３２に１ステップ分の
信号ＳＧ３を送る。その結果、ステッピングモータ３２
が１ステップ分だけ駆動され、第２テーブル２９は垂直
方向において１ステップ分図における下方に移動させら
れ、画像基材２２は転写ローラ１９から離れる。

【００５５】このようにして、あらかじめ設定されたペ
ージ数分だけ画像基材２２上に主二次元像及び補助二次
元像を積層して形成することによって、三次元像が形成
されると、画像制御部７７及び装置制御部３５は動作を
終了する。そして、画像基材２２が第１テーブル２５か
ら外され、二次元移動台２３から取り出される。なお、
次の三次元像を形成する場合、前記画像基材２２は前記
第１テーブル２５に再びセットされる。

【００５６】図４は本発明の第２の実施の形態における
１段の二次元像の例を示す図、図５は本発明の第２の実
施の形態における２段の二次元像の例を示す図、図６は
本発明の第２の実施の形態における３段の二次元像の例
を示す図である。図において、１５、６５は粒子、２２
は画像基材、８１は該画像基材２２上に形成された第１
ページの二次元像、８２は該二次元像８１の上に積層し
て形成された第２ページの二次元像、８３は該二次元像
８２の上に積層して形成された第３ページの二次元像で
ある。

【００５７】この場合、無色の粒子６５及び有色の粒子
１５が使用されるので、例えば、宙に浮いている物体を
表現した三次元像、細い線を表現した三次元像等を形成
することができる。なお、サーマルインクジェット方式
で三次元像を形成する場合に、本発明を適用することも
できる。この場合、溶融させた有色の樹脂及び無色の樹
脂がインクとして使用され、インクを媒体に吹き付ける
ことによって三次元像が形成される。

【００５８】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。この場合、粒子の外径を三次元像形成装置の
解像度とほぼ一致させるようにしている。したがって、
例えば、粒子の外径を１／３００インチに設定すると、
３００〔ｄｐｉ〕の解像度で三次元像を形成することが
できる。なお、本実施の形態において、粒子は重合製造
法によって形成される。

【００５９】次に、カラーの三次元像を形成することが
できるようにした本発明の第４の実施の形態について説
明する。図７は本発明の第４の実施の形態における三次
元像形成装置の概念図、図８は本発明の第４の実施の形
態における三次元像形成装置の要部拡大図である。な
お、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについて
は、同じ符号を付与することによってその説明を省略す
る。

【００６０】この場合、駆動ローラ９１と従動ローラ９
２との間に、転写部材としてのエンドレスの転写ベルト
１０１が張設され、前記駆動ローラ９１をモータ９４に
よって回転させることにより、前記転写ベルト１０１を
矢印Ａ方向に走行させることができる。該転写ベルト１
０１は、ＥＴＦＥ、ポリイミド、ＰＶＤＦ等によって形
成され、耐熱性及び離型性が良好な半導電性のフィルム
から成る。

【００６１】そして、前記転写ベルト１０１の周囲に、
粒子像形成ユニット１０２〜１０６が配設され、粒子像
形成ユニット１０２によって白色の二次元像が、粒子像
形成ユニット１０３によって無色の二次元像が、粒子像
形成ユニット１０４によって黄色の二次元像が、粒子像
形成ユニット１０５によって緑色の二次元像が、粒子像
形成ユニット１０６によって赤色の二次元像がそれぞれ
形成される。そのために、前記粒子像形成ユニット１０
２〜１０６に、それぞれ像担持体としての感光体ドラム
１１２〜１１６、帯電装置としての帯電ローラ１２２〜
１２６、光書込装置１３２〜１３６及び現像装置１４２
〜１４６が配設され、該現像装置１４２〜１４６にそれ
ぞれ図示しない白色、無色、黄色、緑色及び赤色の一定
の外径を有する各色の粒子が配設される。この場合、無
色の粒子によって、宙に浮いている物体を表現した三次
元像、透明な物体を表現した三次元像、細い線を表現し
た三次元像を形成することができる。また、白色、黄
色、緑色及び赤色の粒子によって、カラーの三次元像を
形成することもできる。

【００６２】なお、前記駆動ローラ９１内には加熱手段
としてのヒータ９３が配設され、駆動ローラ９１及び転
写ベルト１０１を加熱するが、該転写ベルト１０１が駆
動ローラ９１から離れ、前記粒子像形成ユニット１０２
に到達するまでに転写ベルト１０１は冷却されるように
なっている。そして、コンピュータ１８は、三次元像を
形成するための画像信号を発生させ、画像制御部１１７
に送る。本実施の形態において、三次元像は複数の二次
元像を積層することによって形成され、そのために、前
記画像信号は、各二次元像に対応させて各ページごとに
発生させられる。そして、前記画像制御部１１７は、コ
ンピュータ１８から順次送られる各ページごとの二次元
像に対応する画像信号を編集して、各色のビットマップ
データを作成し、該各ビットマップデータを前記光書込
装置１３２〜１３６に送る。したがって、該各光書込装
置１３２〜１３６は、感光体ドラム１１２〜１１６にそ
れぞれ前記各ビットマップデータに従って各ページごと
の静電潜像を形成する。

【００６３】そして、各感光体ドラム１１２〜１１６に
形成された各静電潜像は、前記転写ベルト１０１の走行
に伴って順次転写ベルト１０１に転写される。この場
合、該転写ベルト１０１に転写される各粒子像に対応す
るビットマップデータの各アドレスが互いに一致するよ
うに、各ビットマップデータによる感光体ドラム１１２
〜１１６への静電潜像の形成、すなわち、光書込タイミ
ングが互いに所定時間だけずらされる。

【００６４】次に、転写ベルト１０１の走行に伴って各
粒子像が駆動ローラ９１と画像基材２２との間に到達す
ると、各粒子像の粒子は表層だけが溶融させられ、転写
ベルト１０１に付着する。したがって、転写ベルト１０
１上の粒子像が画像基材２２に定着され、画像基材２２
上に１ページ分の二次元像が形成される。このようにし
て、あらかじめ設定されたページ数分だけ画像基材２２
上に二次元像を積層して形成することによって、三次元
像が形成されると、画像制御部１１７及び装置制御部３
５は動作を終了する。

【００６５】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。

【００６６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、三次元像形成方法においては、複数ページのビッ
トマップデータを発生させ、該各ビットマップデータに
従って、一定の外径を有する粒子を平面状に並べて二次
元像を形成し、該二次元像を積層して三次元像を形成す
る。

【００６７】この場合、粒子を平面状に並べて二次元像
を形成し、該二次元像を積層して三次元像を形成するよ
うになっているので、レーザ光発生器、モノマー状態の
樹脂等を使用する必要がない。したがって、装置本体を
小型化することができるだけでなく、三次元像を形成す
るために必要な時間を短くすることができる。本発明の
三次元像形成装置においては、Ｘ軸方向に回転軸が配設
された像担持体と、該像担持体の表面を一様にかつ均一
に帯電させる帯電装置と、前記像担持体に光を照射して
静電潜像を形成する光書込装置と、前記静電潜像に粒子
を付着させて粒子像を形成する現像装置と、前記像担持
体の粒子像を転写するための転写部材と、該転写部材の
粒子像を画像基材に定着して二次元像を形成する加熱手
段と、前記画像基材を、前記Ｘ軸方向に対して直角に、
かつ、互いに直角に設定されたＹ軸方向及びＺ軸方向に
移動させる画像基材移動手段とを有する。

【００６８】この場合、像担持体の表面が一様にかつ均
一に帯電させられ、光が照射されて像担持体の表面に静
電潜像が形成される。次に、該静電潜像に粒子が付着さ
せられて粒子像が形成され、該粒子像は転写部材に転写
される。そして、転写部材の粒子像は、画像基材に定着
されて二次元像になる。このとき、画像基材はＹ軸方向
及びＺ軸方向に移動させられるので、二次元像は積層さ
れ、三次元像が形成される。

【００６９】したがって、レーザ光発生器、モノマー状
態の樹脂等を使用する必要がないので、装置本体を小型
化することができるだけでなく、三次元像を形成するた
めに必要な時間を短くすることができる。また、情報を
伝達する出力装置として三次元像形成装置を使用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における三次元像形
成装置の概念図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態における三次元像形
成装置の概念図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態における粒子の断面
図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態における１段の二次
元像の例を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態における２段の二次
元像の例を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態における３段の二次
元像の例を示す図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態における三次元像形
成装置の概念図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態における三次元像形
成装置の要部拡大図である。

【符号の説明】

１１、６１、１１２〜１１６感光体ドラム１２、６２、１２２〜１２６帯電ローラ１３、６３、１３２〜１３６光書込装置１４、６４、１４２〜１４６現像装置１５、６５粒子１９転写ローラ２０、９３ヒータ２２画像基材２３二次元移動台５８第１の粒子像形成ユニット５９第２の粒子像形成ユニット８１〜８３二次元像８５中心部８６表層１０１転写ベルト１０２〜１０６粒子像形成ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）複数ページのビットマップデータ
を発生させ、（ｂ）該各ビットマップデータに従って、
一定の外径を有する粒子を平面状に並べて二次元像を形
成し、（ｃ）該二次元像を積層して三次元像を形成する
ことを特徴とする三次元像形成方法。
【請求項２】前記粒子は、保存される温度より高い温
度で加熱され、中心部の表面に形成された表層だけを溶
融させた状態で付着させられる請求項１に記載の三次元
像形成方法。
【請求項３】（ａ）像担持体に静電潜像を形成し、
（ｂ）該静電潜像に前記粒子を付着させて粒子像を形成
し、（ｃ）像担持体の粒子像を転写部材に転写し、
（ｄ）転写部材の粒子像を画像基材に定着することによ
って二次元像が形成される請求項１に記載の三次元像形
成方法。
【請求項４】（ａ）複数のビットマップデータが形成
され、（ｂ）該各ビットマップデータに従って、有色の
粒子及び無色の粒子によって前記二次元像が形成される
請求項１に記載の三次元像形成方法。
【請求項５】前記有色の粒子の色は複数設けられる請
求項４に記載の三次元像形成方法。
【請求項６】（ａ）Ｘ軸方向に回転軸が配設された像
担持体と、（ｂ）該像担持体の表面を一様にかつ均一に
帯電させる帯電装置と、（ｃ）前記像担持体に光を照射
して静電潜像を形成する光書込装置と、（ｄ）前記静電
潜像に粒子を付着させて粒子像を形成する現像装置と、
（ｅ）前記像担持体の粒子像を転写するための転写部材
と、（ｆ）該転写部材の粒子像を画像基材に定着して二
次元像を形成する加熱手段と、（ｇ）前記画像基材を、
前記Ｘ軸方向に対して直角に、かつ、互いに直角に設定
されたＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させる画像基材移動
手段とを有することを特徴とする三次元像形成装置。
【請求項７】（ａ）前記像担持体、帯電装置、光書込
装置及び現像装置によって構成される複数の粒子像形成
ユニットが、前記転写部材に沿って配設され、（ｂ）各
粒子像形成ユニットによって有色の粒子及び無色の粒子
から成る二次元像が形成される請求項６に記載の三次元
像形成装置。
【請求項８】前記粒子の外径は解像度とほぼ一致させ
られる請求項６に記載の三次元像形成装置。