JPH1086224A - 立体物の造形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、断面形状パターンの造形材と共に
サポート材を積層する立体物の造形方法に関し、造形用
粒子およびサポート用粒子の層厚の差をなくすことによ
り、確実かつ精度良く積層できるようにして、信頼性を
向上させる。 【解決手段】 母材16Ａの外面に溶融接合する接合材16
Ｂを形成した造形用粒子16および母材17Ａの外面に接合
材16Ｂよりも薄い接合材17Ｂを形成したサポート用粒子
17を準備する準備工程と、造形用粒子16およびサポート
用粒子17を電子写真プロセスにより感光体11上に付着さ
せて断面形状パターンおよびこれ以外の部分を形成する
付着工程と、感光体11上に付着させた造形用粒子16およ
びサポート用粒子17を積層面Ｓに溶融接合させて転写す
る転写工程と、付着工程および転写工程を繰り返して造
形用粒子16およびサポート用粒子17を積層した後にサポ
ート用粒子17のみを取り除く除去工程と、を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体形状モデルの
断面形状パターンを積層し立体物を造形する立体物の造
形方法に関し、詳しくは、造形材と共にサポート材を積
層し立体物を造形するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＣＡＤ（Computer Aided Des
ign system）などにより設計した立体物を作製（試作な
ど）する際に、その断面形状パターンを直接用いて造形
する方法が知られている。この種の立体物の造形方法と
しては、例えば、光造形方法が知られている。この光造
形方法は、レーザ光等を照射することにより硬化する液
状の樹脂材料（光硬化性樹脂）を容器内に収容し、その
液面上に断面形状パターンに基づいてレーザ光を走査し
て硬化させ、この後にその上面に樹脂材料を流入させる
操作を繰り返すことによって立体物を造形する。しかし
ながら、この光造形方法では、液状の材料を用いるため
に後処理が煩雑であるとともに、液中で造形するために
造形位置を保持するサポートも同時に作製する必要があ
り、別途設計しなければならないという問題があった。

【０００３】これに対し、液状の材料を用いることなく
立体物を造形する方法（以降、第１従来例という）とし
て、１層づつ堆積させる粉体材料（造形材）を断面形状
パターンに基づいてレーザ光を走査して焼結させる操作
を繰り返すことによって粉体材料を焼結させて積層し立
体物を造形することが、Ｕ.Ｓ.パテント４８６３５３８
号に開示されている。また、特表平７−５０７５０８号
公報には、１層づつ堆積させる粉体材料の上（間）に断
面形状パターンに基づいて結合剤を堆積させる操作を繰
り返すことによって粉体材料の間を結合させて積層し立
体物を造形する方法（以降、第２従来例という）が開示
されている。これら第１、２従来例では、液状の材料を
用いていないので、光造形方法のような問題はない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１従
来例にあっては、レーザ光を走査して粉体材料を焼結さ
せているため、上述した光造形方法でも同様であるが、
レーザ光の強度が高すぎると他の部分まで焼結させてし
まい造形精度が低下する一方、レーザ光の強度を抑える
とレーザ光を走査する時間が掛かりすぎる。このため、
造形精度および造形時間の双方を両立させることが困難
であるという問題がある。

【０００５】また、第１、２従来例にあっては、粉体材
料を堆積させ積層するだけであるため、その厚さを高精
度に制御することが難しく、第２従来例に記載のように
ブレードなどによって余分な粉体材料を除くようにする
と、その後処理が必要になって作業が煩雑になるという
問題がある。さらに、第２従来例にあっては、１層づつ
堆積させる粉体材料は結合剤により結合させるだけであ
るために十分な強度を得ることが困難であるという問題
がある。

【０００６】これに対して、本願出願人は、特開平８−
５７９６７号公報に、電子写真プロセスにより造形用粒
子（溶融接合可能な造形材）を感光体上に付着させるこ
とにより断面形状パターンを形成するととともに、その
断面形状パターン以外の部分の感光体上にサポート用粒
子（溶融接合しないサポート材）を付着させ、その感光
体上の造形用粒子およびサポート用粒子を積層面に転写
して積層した後に、造形用粒子のみを溶融接合すること
によって、造形用粒子を積層した立体物を造形すること
を提案している。この造形方法によれば、複雑な立体物
であっても、精度良く、短時間に、十分な強度で造形す
ることができ、後処理も必要ない。また、造形用粒子の
材質の制限も少なくすることができる。

【０００７】そして、さらに研究開発を進め、造形用粒
子およびサポート用粒子の積層面への転写時に溶融接合
を行なうことを発明したが、造形用粒子のみを溶融接合
する構成では、溶融しないサポート用粒子との層厚に差
が生じるために、積層を重ねるほど積層面への転写に不
具合が生じる場合があることを見いだした。そこで、本
発明は、造形用粒子およびサポート用粒子の層厚に差が
生じることをなくすことにより、確実に造形用粒子を積
層できるようにして、信頼性および造形精度の向上を図
ることを目的とする。また、本発明は、サポート用粒子
を容易に造形した立体物から容易に分離できるようにし
て、作業性の向上を図ることを目的とする。併せて、本
明細書では、造形スピードを向上させることについても
提案する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１に記載の発明は、立体形状モデルの断面形状パタ
ーンを造形用粒子により形成するとともに、該断面形状
パターン以外の部分をサポート用粒子により形成し、こ
れら造形用粒子およびサポート用粒子を積層した後に、
サポート用粒子を取り除き立体物を造形する立体物の造
形方法であって、一定条件で溶融して接合する接合材に
より作製した造形用粒子およびサポート用粒子を準備す
る準備工程と、造形用粒子およびサポート用粒子を電子
写真プロセスにより感光体上に付着させて立体形状モデ
ルの断面形状パターンおよび該パターン以外の部分を形
成する付着工程と、該感光体上に付着させた造形用粒子
およびサポート用粒子を積層面に溶融接合させて転写す
る転写工程と、付着工程および転写工程を繰り返して造
形用粒子およびサポート用粒子を積層した後にサポート
用粒子のみを取り除く除去工程と、を備えたことを特徴
とするものである。

【０００９】この請求項１に記載の発明では、電子写真
プロセスにより感光体上に付着させ立体形状モデルの断
面形状パターンおよび該パターン以外の部分を形成する
造形用粒子およびサポート用粒子を、立体物を造形する
基台上あるいは先に転写した粒子上の積層面に溶融接合
して転写し積層するので、造形用粒子およびサポート用
粒子は双方共に粒径が変化して溶融接合される。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の構成に加え、前記造形用粒子として、転写工程
で溶融接合させたときに、サポート用粒子よりも強固な
接合力で融着するように作製したものを用いることを特
徴とするものである。この請求項２に記載の発明では、
溶融接合した造形用粒子は、サポート用粒子よりも強固
な接合力で融着するので、造形用粒子の融着した立体物
に影響を与えることなく、サポート用粒子のみを立体物
から容易に分離することができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の発明の構成に加え、前記造形用粒子またはサ
ポート用粒子のうちの少なくとも造形用粒子として、付
着工程や転写工程で加えられる負荷によって変化しない
材料からなる母材の外面に接合材を形成して作製したも
のを用いることを特徴とするものである。この請求項３
に記載の発明では、積層面に転写する少なくとも造形用
粒子は、付着工程や転写工程の負荷によって変化しない
母材の外面に接合材を形成しているので、その転写時の
温度などの負荷による粒径の変化が母材の大きさまでに
制限された状態で溶融接合される。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明の構成に加え、前記造形用粒子として、母材をサ
ポート用粒子の母材よりも小さくするとともにサポート
粒子と略同一の大きさとなるように該母材の外面に接合
材を形成して作製したものを用いることを特徴とするも
のである。この請求項４に記載の発明では、積層面に転
写する造形用粒子は、サポート用粒子側より小さな母材
の外面に多くの接合材を形成して略同一の大きさにして
いるので、造形用粒子およびサポート用粒子の層厚を無
理なく揃えることができ、その転写時の温度などの負荷
により溶融接合する際にはサポート用粒子よりも接合材
が大きな接合面積で融着される。

【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項３または
４に記載の発明の構成に加え、前記造形用粒子またはサ
ポート用粒子のうちの少なくとも造形用粒子として、母
材の外面を完全に覆うように接合材を形成して作製した
ものを用いることを特徴とするものである。この請求項
５に記載の発明では、積層面に転写する少なくとも造形
用粒子は、母材の外面すべてを接合材により覆っている
ので、その転写時の温度などの負荷により溶融接合する
際には母材を覆う接合材が溶融して大きな接合面積で融
着される。

【００１４】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の発明の構成に加え、前記造形用粒子として、接合材を
サポート用粒子の接合材よりも厚く形成して作製したも
のを用いることを特徴とするものである。この請求項６
に記載の発明では、積層面に転写する造形用粒子は、サ
ポート用粒子側より厚い接合材を母材の外面に形成して
いるので、その転写時の温度などの負荷により溶融接合
する際にはサポート用粒子よりも接合材が大きな接合面
積で融着される。

【００１５】請求項７に記載の発明は、請求項３から５
の何れかに記載の発明の構成に加え、前記造形用粒子ま
たはサポート用粒子のうちの少なくともサポート用粒子
として、母材の外面の複数箇所に接合材を形成して作製
したものを用いることを特徴とするものである。この請
求項７に記載の発明では、積層面に転写する少なくとも
サポート用粒子は、母材の外面の複数箇所に接合材を形
成しているので、その転写時の温度などの負荷により溶
融接合する際には複数箇所で融着される。

【００１６】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の発明の構成に加え、前記造形用粒子として、接合材を
サポート用粒子の接合材よりも母材の外面の多くの箇所
に形成して作製したものを用いることを特徴とするもの
である。この請求項８に記載の発明では、積層面に転写
する造形用粒子は、サポート用粒子側より多い箇所に接
合材を母材の外面に形成しているので、その転写時の温
度などの負荷により溶融接合する際にはサポート用粒子
よりも接合材が多くの箇所で融着される。

【００１７】請求項９に記載の発明は、請求項７または
８に記載の発明の構成に加え、前記造形用粒子として、
接合材をサポート用粒子の接合材よりも大きく形成して
作製したものを用いることを特徴とするものである。こ
の請求項９に記載の発明では、積層面に転写する造形用
粒子は、サポート用粒子側より大きな接合材を母材の外
面に形成しているので、その転写時の温度などの負荷に
より溶融接合する際にはサポート用粒子よりも接合材が
大きな接合面積で融着される。

【００１８】請求項１０に記載の発明は、請求項１から
９の何れかに記載の発明の構成に加え、前記造形用粒子
として、転写工程で溶融接合させたときに、サポート用
粒子の接合材よりも大きな接合力を発現する接合材を用
いて作製したものを用いることを特徴とするものであ
る。この請求項１０に記載の発明では、積層面に転写す
る造形用粒子は、サポート用粒子よりも大きな接合力で
溶融接合する接合材により融着するので、サポート用粒
子よりも接合材が強固に溶融接合される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。図１〜図３は本発明に係る立体物の造形方法の
第１実施形態を示す図であり、図１は本実施形態を実施
する装置の一例の要部を示す構成図、図２および図３は
本実施形態で用いる造形用粒子およびサポート用粒子を
示す構成図である。本実施形態は、請求項１〜３、５、
６に記載の発明に対応する。

【００２０】まず、装置および造形用粒子およびサポー
ト用粒子の構成を説明する。図１〜図３において、11は
感光体ベルトであり、感光体ベルト11は、図１中左上方
から降下して加圧ローラ12の下方で最下の位置となった
後に図１中右上方に上昇するようになっており、加圧ロ
ーラ12は立体物10を造形する不図示の基台（積層面）に
対して間隔を一定に水平方向に相対移動する。感光体ベ
ルト11は、加圧ローラ12に対して基台と同一速度で駆動
することにより、加圧ローラ12の下部での基台に対する
水平方向の相対位置を一致させつつ該基台からの上下方
向の相対位置を一定に駆動する。なお、加圧ローラ12と
基台の間隔は、加圧ローラ12あるいは基台を上下動させ
ることにより調整できるようになっている。

【００２１】感光体ベルト11は、図示は省略していが、
いわゆる電子写真記録装置において用いられるのと略同
様に動作するようになっており、この感光体ベルト11上
には、駆動速度に同期するように、例えば、ＣＡＤによ
り設計した立体形状モデルの断面形状パターン（各断面
毎のデータ）に基づいて第１光学系によりレーザ光を走
査して第１の静電潜像を形成するようになっており、第
１の静電潜像を現像した後には、さらに断面形状パター
ン以外の部分にも第２光学系によりレーザ光を走査して
第２の静電潜像を形成することができるようになってい
る。このとき、感光体ベルト11上に形成する断面形状パ
ターン以外の部分に対応する第２の静電潜像は、断面形
状パターンに対応する第１の静電潜像が現像済みのとき
には全面を第２光学系によりレーザ光を走査して形成し
てもよい。

【００２２】そして、感光体ベルト11上の第１の静電潜
像は、第１現像器から供給される少なくとも表面に熱可
塑性樹脂等を形成された微粒子16がその電位に応じた厚
さで付着することにより現像されるようになっており、
第２の静電潜像も同様に第２現像器から供給される微粒
子17が付着して現像されるようになっている。また、こ
の装置には、感光体ベルト11の加圧ローラ12より上流側
を加熱する手段として、感光体ベルト11の内面側には不
図示のヒータなどが、外面側には赤外線を照射する装置
などが配設されている。なお、本実施形態では、感光体
ベルト12の両面側に加熱手段を配設しているが、何れか
一方のみとしてもよい。

【００２３】ここで、微粒子16、17は、図２に示すよう
に、２層構造に作製されており、前記加熱手段が加熱す
る程度では変形することのない例えば、樹脂材料からな
る母材Ａを中心に、その加熱によって他と接合可能な程
度に溶融する熱可塑性樹脂などからなる接合材Ｂをその
母材Ａの外面すべてを覆うように形成して作製されてい
る。この微粒子16、17は、図３に示すように、母材Ａと
しては同一の形状および材質の母材16Ａ、17Ａを用いて
いるが、接合材Ｂとしては微粒子16の接合材16Ｂを微粒
子17の接合材17Ｂよりも厚く形成されており、前記加熱
手段により加熱されたときには微粒子16の接合材16Ｂが
微粒子17の接合材17Ｂよりも大きく溶融かつ熱変形して
他と大面積で溶融接合するようになっている。すなわ
ち、微粒子16が造形用粒子16を構成し、微粒子17がサポ
ート用微粒子17として用いられる（以降、造形用粒子1
6、サポート用微粒子17として区別し説明する）。

【００２４】次に、本実施形態による立体物の造形方法
を説明する。まず、造形用粒子16およびサポート用微粒
子17を作製準備して第１、第２現像器に貯留させる（準
備工程）。この後に、スタートの命令があると、感光体
ベルト11の駆動が開始するとともに、その表面に断面形
状パターンに基づき第１光学系がレーザ光を走査して第
１の静電潜像を形成し、この感光体ベルト11上の第１の
静電潜像は第１現像器から造形用粒子16を付着させて現
像する。次いで、造形用粒子16が付着された感光体ベル
ト11上に、断面形状パターン以外の部分に第２光学系が
レーザ光を走査して第２の静電潜像を形成し、この感光
体ベルト11上の第２の静電潜像は第２現像器からサポー
ト用粒子16を付着させて現像する。そして、これら造形
用粒子16およびサポート用粒子17の付着を感光体ベルト
11の駆動に同期させて同時に行ない、感光体ベルト11の
表面に造形用粒子16により立体形状モデルの断面形状パ
ターンを、サポート用粒子17によりその断面形状パター
ン以外の部分を形成する（付着工程）。

【００２５】次いで、感光体ベルト11に付着された造形
用粒子16およびサポート用粒子17を、加圧ローラ12の上
流側で加熱手段により表面が溶融する程度に予め加熱し
ておき、感光体ベルト11の最下の位置の加圧ローラ12の
下部に位置したときに、スタート直後の場合の基台の上
面あるいは先（ｎ−１回目）に処理した造形用粒子16お
よびサポート用粒子17の上面の積層面Ｓに一辺側（図１
中、右側）から押し付け転写し積層する（転写工程）。

【００２６】このとき、加圧ローラ12が基台に対して間
隔を一定にし、かつ、感光体ベルト11が水平方向の積層
面Ｓに対する相対位置を一致させつつ移動するので、造
形用粒子16およびサポート用粒子17は、双方ともに表面
が溶融した状態で一定の厚さとなるように積層面Ｓに押
し付けられる。したがって、造形用粒子16およびサポー
ト用粒子17はほぼ同様な高さになるように変形される。
また、造形用粒子16は接合材16Ｂをサポート用粒子17の
接合材17Ｂよりも厚く形成しているので、図３に示すよ
うに、接合材17Ｂよりも大きく接合材16Ｂが溶融かつ熱
変形して大面積で接合し強固に融着される。さらに、造
形用粒子16およびサポート用粒子17は加熱手段による加
熱では溶融しない母材16Ａ、17Ａの外面に接合材16Ｂ、
17Ｂを形成しているので、母材16Ａ、17Ａの外径以上に
変形することが制限される。

【００２７】そして、これら付着工程および転写工程を
行なった後には、例えば、基台を降下させて、この処理
（ｎ回目）で積層した造形用粒子16およびサポート用粒
子17の上面の積層面Ｓからの感光体ベルト11の最下の位
置が、次に処理する断面形状パターンとなるように調整
し、同様な付着工程および転写工程を繰り返すことによ
って、断面形状パターンを積層した立体形状パターンの
立体物10を造形する。これら一連の作業が終了した後に
は、機械的負荷を加えることにより造形用粒子16から、
つまり立体物10からサポート用粒子17を分離し取り除く
（除去工程）。

【００２８】このとき、造形用粒子16はサポート用粒子
17よりも強固に融着しているので、その融着の強度の差
を利用して、例えば、基台へ加える振動やサンドブラス
トを掛ける等の機械的負荷により造形用粒子16以外のサ
ポート用粒子17のみを立体物10から容易に分離すること
ができる。なお、サポート用粒子17の融着する強度は造
形用粒子16よりも小さく簡単に崩すこともできるので、
手で除去工程を行なうようにしてもよいことはいうまで
もない。

【００２９】このように本実施形態においては、立体形
状モデルの断面形状パターンおよび該パターン以外の部
分を形成する造形用粒子16およびサポート用粒子17とし
て、双方共に母材16Ａ、17Ａの外面を覆うように接合材
16Ｂ、17Ｂを形成して作製したものを用いているので、
接合材16Ｂ、17Ｂが溶融することにより双方の粒径を変
化させ確実に融着することができる。また、造形用粒子
16およびサポート用粒子17の変形は母材16Ａ、17Ａの外
径までに制限することができる。したがって、造形用粒
子16およびサポート用粒子17の層厚に差が生じることが
なく、造形用粒子16を積層面Ｓに確実に転写し精度良く
積層することができる。

【００３０】また、造形用粒子16の接合材16Ｂはサポー
ト用粒子17の接合材17Ｂより厚く形成しているので、造
形用粒子16はサポート用粒子17の接合材17Ｂによる溶融
接合よりも大面積の接合材16Ｂによる溶融結合によって
強固に融着することができ、その融着の強度の差を利用
して立体物10に影響を与えることなくサポート用粒子17
のみを容易に除去することができる。

【００３１】次に、図４は本発明に係る立体物の造形方
法の第２実施形態を示す図であり、本実施形態で用いる
造形用粒子およびサポート用粒子を示す構成図である。
本実施形態は、請求項１〜６に記載の発明に対応する。
なお、本実施形態は、上述実施形態と略同様に構成され
ているため、特徴部分のみを説明する。まず、造形用粒
子およびサポート用粒子の構成を説明する。

【００３２】同図において、26、27は造形用粒子および
サポート用粒子であり、造形用粒子26およびサポート用
粒子27は微粒子16、17と略同様に作製されているが、造
形用粒子26は母材26Ａを母材27Ａよりも小さく形成し
て、その母材26Ａの外面には造形用粒子26およびサポー
ト用粒子27の外径が略同一になるように接合材26Ｂを接
合材27Ｂより厚く形成して作製されている。

【００３３】次に、本実施形態による立体物の造形方法
を説明する。まず、準備工程において造形用粒子26およ
びサポート用粒子27を準備する。この後に、付着工程に
おいて造形用粒子26およびサポート用粒子27を感光体ベ
ルト11上に付着させ立体形状モデルの断面形状パターン
および該断面形状パターン以外の部分を形成する。次い
で、転写工程において感光体ベルト11上の造形用粒子26
およびサポート用粒子27を表面が溶融する程度に加熱し
て加圧ローラ12の下部に位置したときに積層面Ｓに押し
付けて転写し積層する。そして、これら付着工程および
転写工程を繰り返し行なって断面形状パターンを積層し
た立体形状パターンの立体物10を造形した後に、除去工
程において、その立体物10からサポート用粒子27を分離
し取り除く。

【００３４】このとき、造形用粒子26およびサポート用
粒子27は、表面が溶融した状態で一定の厚さとなるよう
に積層面Ｓに押し付けられ変形されるが、略同一の外径
に形成されているので、無理なく一定の厚さにすること
ができるとともに、造形用粒子26は接合材26Ｂをサポー
ト用粒子27の接合材27Ｂよりも厚く形成しているので、
図示するように、接合材27Ｂよりも接合材26Ｂが大面積
で接合し強固に融着させることができる。

【００３５】このように本実施形態においては、上述実
施形態の作用効果に加え、造形用粒子26は母材26Ａを母
材27Ａより小さくして接合材26Ｂを接合材27Ｂより厚く
ししているので、造形用粒子16をサポート用粒子17より
も強固に融着させつつ、造形用粒子16およびサポート用
粒子17の層厚を無理なく揃えることができ、次の転写を
確実かつ高精度に行なうことができる。

【００３６】また、造形用粒子26の接合材26Ｂはサポー
ト用粒子27の接合材27Ｂより厚く形成しているので、造
形用粒子26はサポート用粒子27よりも大面積の溶融結合
によって強固に融着することができ、立体物10に影響を
与えることなくサポート用粒子27のみを容易に除去する
ことができる。次に、図５は本発明に係る立体物の造形
方法の第３実施形態を示す図であり、本実施形態で用い
る造形用粒子およびサポート用粒子を示す構成図であ
る。本実施形態は、請求項１〜３、５、１０に記載の発
明に対応する。なお、本実施形態は、上述実施形態と略
同様に構成されているため、特徴部分のみを説明する。

【００３７】まず、造形用粒子およびサポート用粒子の
構成を説明する。同図において、36、37は造形用粒子お
よびサポート用粒子であり、造形用粒子36およびサポー
ト用粒子37は、微粒子16、17と同様に母材36Ａ、37Ａを
同一に作製されているが、溶融接合したときの接合力が
接合材37Ｂよりも大きな接合力を発現する材料を熱可塑
性樹脂などから選択して接合材36Ｂを形成し作製されて
いる。

【００３８】次に、本実施形態による立体物の造形方法
を説明する。まず、準備工程において造形用粒子36およ
びサポート用粒子37を準備する。この後に、付着工程に
おいて感光体ベルト11上に造形用粒子36およびサポート
用粒子37を付着させ立体形状モデルの断面形状パターン
および該断面形状パターン以外の部分を形成する。次い
で、転写工程において感光体ベルト11上の造形用粒子36
およびサポート用粒子37を表面が溶融する程度に加熱し
て加圧ローラ12の下部に位置したときに積層面Ｓに押し
付けて転写し積層する。そして、これら付着工程および
転写工程を繰り返し行なって断面形状パターンを積層し
た立体形状パターンの立体物10を造形した後に、除去工
程において、その立体物10からサポート用粒子37を分離
し取り除く。

【００３９】このとき、造形用粒子36およびサポート用
粒子37は、表面が溶融した状態で一定の厚さとなるよう
に積層面Ｓに押し付けられ変形されるが、略同一の外径
に形成されているので、無理なく一定の厚さにすること
ができるとともに、造形用粒子36は接合材36Ｂを接合材
37Ｂよりも強固に溶融接合して融着する材料により形成
しているので、サポート用粒子27よりも強度を向上させ
ることができる。

【００４０】このように本実施形態においては、上述実
施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、
母材36Ａ、37Ａを同一に作製しているので、造形用粒子
36およびサポート用粒子37の変形を略同一にすることが
でき、層厚をより均一にすることができる。また、造形
用粒子36の接合材36Ｂはサポート用粒子37の接合材37Ｂ
より強固な接合力で融着するので、立体物10に影響を与
えることなくサポート用粒子37のみを容易に除去するこ
とができる。

【００４１】なお、本実施形態の他の態様としては、図
示は省略するが、そのまま上述第１、２実施形態に適用
して造形用粒子およびサポート用粒子の接合材の材質を
変え作製してもよい。次に、図６および図７は本発明に
係る立体物の造形方法の第４実施形態を示す図であり、
本実施形態で用いる造形用粒子およびサポート用粒子を
示す構成図である。本実施形態は、請求項１〜３、７、
８に記載の発明に対応する。なお、本実施形態は、上述
実施形態と略同様に構成されているため、特徴部分のみ
を説明する。

【００４２】まず、造形用粒子およびサポート用粒子の
構成を説明する。両図において、46、47は造形用粒子お
よびサポート用粒子であり、造形用粒子46およびサポー
ト用粒子47は、微粒子16、17と同様に母材36Ａ、37Ａを
同一に作製されているが、その接合材46Ｂ、47Ｂは、母
材46Ａ、47Ａの外面の複数箇所に形成されており、接合
材46Ｂを接合材47Ｂよりも多く形成して造形用粒子36お
よびサポート用粒子37が作製されている。

【００４３】次に、本実施形態による立体物の造形方法
を説明する。まず、準備工程において造形用粒子46およ
びサポート用粒子47を準備する。この後に、付着工程に
おいて感光体ベルト11上に造形用粒子46およびサポート
用粒子47を付着させ立体形状モデルの断面形状パターン
および該断面形状パターン以外の部分を形成する。次い
で、転写工程において感光体ベルト11上の造形用粒子46
およびサポート用粒子47を表面が溶融する程度に加熱し
て加圧ローラ12の下部に位置したときに積層面Ｓに押し
付けて転写し積層する。そして、これら付着工程および
転写工程を繰り返し行なって断面形状パターンを積層し
た立体形状パターンの立体物10を造形した後に、除去工
程において、その立体物10からサポート用粒子47を分離
し取り除く。

【００４４】このとき、造形用粒子46およびサポート用
粒子47は、接合材46Ｂ、47Ｂの表面が溶融した状態で一
定の厚さとなるように積層面Ｓに押し付けられ変形され
るが、造形用粒子46は接合材46Ｂをサポート用粒子47の
接合材47Ｂよりも多くの箇所に形成しているので、造形
用粒子46はサポート用粒子47よりも多くの箇所で溶融接
合して融着させることができる。

【００４５】このように本実施形態においては、上述第
１、２実施形態と同様な作用効果を得ることができ、造
形用粒子46の接合材46Ｂをサポート用粒子47の接合材47
Ｂよりも多くの箇所に形成しているので、造形用粒子46
をサポート用粒子47よりも多くの接合箇所（大きな接合
面積）で溶融接合して強固な接合力で融着させることが
できる。

【００４６】また、造形用粒子46の接合材46Ｂはサポー
ト用粒子47の接合材47Ｂより多くの箇所に形成している
ので、造形用粒子46はサポート用粒子47よりも大面積の
溶融結合によって強固に融着することができ、立体物10
に影響を与えることなくサポート用粒子47のみを容易に
除去することができる。次に、図８は本発明に係る立体
物の造形方法の第５実施形態を示す図であり、本実施形
態で用いる造形用粒子およびサポート用粒子を示す構成
図である。本実施形態は、請求項１〜３、７、９に記載
の発明に対応する。なお、本実施形態は、上述実施形態
と略同様に構成されているため、特徴部分のみを説明す
る。

【００４７】まず、造形用粒子およびサポート用粒子の
構成を説明する。同図において、56、57は造形用粒子お
よびサポート用粒子であり、造形用粒子56およびサポー
ト用粒子57は、微粒子16、17と同様に母材36Ａ、37Ａを
同一に作製されるとともに、接合材56Ｂ、57Ｂは母材56
Ａ、57Ａの外面の複数箇所に略同数形成されているが、
接合材56Ｂは接合材57Ｂよりも大きく形成して作製され
ている。

【００４８】次に、本実施形態による立体物の造形方法
を説明する。準備工程において造形用粒子56およびサポ
ート用粒子57を準備する。この後に、付着工程において
感光体ベルト11上に造形用粒子56およびサポート用粒子
57を付着させ立体形状モデルの断面形状パターンおよび
該断面形状パターン以外の部分を形成する。次いで、転
写工程において感光体ベルト11上の造形用粒子56および
サポート用粒子57を表面が溶融する程度に加熱して加圧
ローラ12の下部に位置したときに積層面Ｓに押し付けて
転写し積層する。そして、これら付着工程および転写工
程を繰り返し行なって断面形状パターンを積層した立体
形状パターンの立体物10を造形した後に、除去工程にお
いて、その立体物10からサポート用粒子57を分離し取り
除く。

【００４９】このとき、造形用粒子56およびサポート用
粒子57は、接合材56Ｂ、57Ｂの表面が溶融した状態で一
定の厚さとなるように積層面Ｓに押し付けられ変形され
るが、造形用粒子56は接合材56Ｂをサポート用粒子57の
接合材57Ｂよりも大きく形成しているので、造形用粒子
56はサポート用粒子57よりも大面積で溶融接合して融着
させることができる。

【００５０】このように本実施形態においては、上述実
施形態と同様な作用効果を得ることができ、造形用粒子
56の接合材56Ｂをサポート用粒子57の接合材57Ｂよりも
大きく形成しているので、造形用粒子56をサポート用粒
子57よりも大きな接合面積で溶融接合して強固な接合力
で融着させることができる。また、造形用粒子56の接合
材56Ｂはサポート用粒子57の接合材57Ｂより大きく形成
しているので、造形用粒子56はサポート用粒子57よりも
大面積の溶融結合によって強固に融着することができ、
立体物10に影響を与えることなくサポート用粒子57のみ
を容易に除去することができる。

【００５１】なお、本実施形態の他の態様としては、図
示は省略するが、造形用粒子56およびサポート用粒子57
は、双方共に母材56Ａ、57Ａの複数箇所に接合材56Ｂ、
57Ｂを形成したものを用いているが、これに限らず、造
形用粒子として上述第１、２実施形態で説明したように
母材の外面を接合材が覆うように形成したものを用いて
もよい。また、造形用粒子56およびサポート用粒子57の
接合材56Ｂ、57Ｂを、上述第３実施形態で説明したよう
に接合力の異なる材質により作製してもよい。なお、こ
の本実施形態の他の態様は、上述第４実施形態において
も同様に適用することができる。

【００５２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、立体形
状モデルの断面形状パターンおよび該パターン以外の部
分を形成する造形用粒子およびサポート用粒子の双方を
溶融接合して積層面に転写するので、双方の粒径を変化
させ融着することができ、造形用粒子およびサポート用
粒子の層厚に差が生じることがなく、造形用粒子を積層
面に確実に転写し精度良く積層することができる。した
がって、信頼性および造形精度を向上させることができ
る。

【００５３】請求項２に記載の発明によれば、溶融接合
したときにサポート用粒子よりも強固な接合力で融着す
るように作製した造形用粒子を用いるので、造形用粒子
により造形した立体物に影響を与えることなく、造形作
業終了後にサポート用粒子を容易に除去することができ
る。したがって、作業性を向上させることができる。請
求項３に記載の発明によれば、付着工程や転写工程の温
度などの負荷によって変化しない母材の外面に接合材を
形成した造形用粒子を少なくとも用いるので、溶融接合
する際の少なくとも造形用粒子の粒径の変化を母材の大
きさまでに制限することができ、造形用粒子の層厚が母
材以下となることがない。このため、少なくとも造形用
粒子の層厚を確保することができ、造形用粒子を積層面
に確実に転写し精度良く積層することができる。したが
って、信頼性および造形精度を向上させることができ
る。

【００５４】請求項４に記載の発明によれば、サポート
用粒子の母材より小さな母材の外面に多くの接合材を形
成して略同一の大きさにした造形用粒子を用いているの
で、造形用粒子およびサポート用粒子の層厚を無理なく
揃えて次の積層を高精度かつる確実に行なえるようにす
ることができる。また、サポート用粒子よりも多くの接
合材が溶融接合することにより造形用粒子を大きな接合
面積で融着させることができ、造形用粒子をサポート用
粒子よりも強固な接合力で融着させることができる。こ
のため、造形用粒子を積層面に確実に転写し精度良く積
層して立体物を高精度に造形できるとともに、その立体
物に影響を与えることなく、造形作業終了後にサポート
用粒子を容易に除去することができる。したがって、信
頼性、造形精度および作業性を向上させることができ
る。

【００５５】請求項５に記載の発明によれば、母材の外
面すべてを接合材により覆っている造形用粒子を少なく
とも用いるので、造形用粒子は母材を覆う接合材により
溶融接合することができ、確実に造形用粒子を融着する
ことができる。例えば、請求項７に記載の発明のよう
に、母材の外面の複数箇所に接合材を形成したサポート
用粒子を用いた場合には、サポート用粒子よりも大きな
接合面積で接合材を溶融接合して造形用粒子を強固な接
合力で融着させることもできる。したがって、信頼性や
作業性を向上させることができる。

【００５６】請求項６に記載の発明によれば、母材の外
面すべてをサポート用粒子の接合材より厚い接合材によ
り覆っている造形用粒子を用いるので、造形用粒子を確
実に融着することができるとともに、サポート用粒子よ
りも多くの接合材による大きな接合面積で溶融接合する
ことができ、造形用粒子を強固な接合力で融着させるこ
とができる。したがって、信頼性や作業性を向上させる
ことができる。請求項７に記載の発明によれば、母材の
外面の複数箇所に接合材を形成したサポート用粒子を少
なくとも用いるので、母材の外面すべてを覆うように作
製する必要がなく、接合材の数や大きさなどの形状等に
より接合力を調整することができる。例えば、請求項５
に記載の発明のように、母材の外面すべてを接合材によ
り覆っている造形用粒子を用いた場合には、造形用粒子
よりも小さな接合面積で接合材を溶融接合してサポート
用粒子を容易に除去できるようにすることもできる。し
たがって、作業性を向上させることができる。

【００５７】請求項８に記載の発明によれば、母材の外
面にサポート用粒子の接合材よりも多い箇所に接合材を
形成した造形用粒子を用いるので、サポート用粒子より
も多くの接合箇所（大きな接合面積）で造形用粒子を溶
融接合することができ、造形用粒子を強固な接合力で融
着させることができる。したがって、作業性を向上させ
ることができる。

【００５８】請求項９に記載の発明によれば、母材の外
面にサポート用粒子の接合材よりも大きな接合材を形成
した造形用粒子を用いるので、サポート用粒子よりも大
きな接合面積で造形用粒子を溶融接合することができ、
造形用粒子を強固な接合力で融着させることができる。
したがって、作業性を向上させることができる。請求項
１０に記載の発明によれば、溶融接合したときにサポー
ト用粒子の接合材よりも大きな接合力で溶融接合する接
合材により作製した造形用粒子を用いるので、サポート
用粒子よりも大きな接合力で造形用粒子を融着させるこ
とができ、造形用粒子により造形した立体物に影響を与
えることなく、造形作業終了後にサポート用粒子を容易
に除去することができる。したがって、作業性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る立体物の造形方法の第１実施形態
を示す図であり、本実施形態を実施する装置の一例の要
部を示す概略構成図である。

【図２】本実施形態で用いる造形用粒子およびサポート
用粒子を示す一部切欠構成図である。

【図３】本実施形態で用いる造形用粒子およびサポート
用粒子を示す図であり、（ａ）は造形用粒子の断面構成
図、（ｂ）はサポート用粒子の断面構成図である。

【図４】本発明に係る立体物の造形方法の第２実施形態
を示す図であり、（ａ）は本実施形態で用いる造形用粒
子の断面構成図、（ｂ）は本実施形態で用いるサポート
用粒子の断面構成図である。

【図５】本発明に係る立体物の造形方法の第３実施形態
を示す図であり、（ａ）は本実施形態で用いる造形用粒
子の断面構成図、（ｂ）は本実施形態で用いるサポート
用粒子の断面構成図である。

【図６】本発明に係る立体物の造形方法の第４実施形態
を示す図であり、本実施形態で用いる造形用粒子および
サポート用粒子を示す斜視図である。

【図７】本実施形態で用いる造形用粒子およびサポート
用粒子を示す図であり、（ａ）は造形用粒子の断面構成
図、（ｂ）はサポート用粒子の断面構成図である。

【図８】本発明に係る立体物の造形方法の第５実施形態
を示す図であり、（ａ）は本実施形態で用いる造形用粒
子の断面構成図、（ｂ）は本実施形態で用いるサポート
用粒子の断面構成図である。

【符号の説明】

10 立体物 11 感光体ベルト 12 加圧ローラ 16、26、36、46、56 造形用粒子 17、27、37、47、57 サポート用粒子 Ａ 母材 Ｂ 接合材 Ｓ 積層面

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】立体形状モデルの断面形状パターンを造形
   用粒子により形成するとともに、該断面形状パターン以
   外の部分をサポート用粒子により形成し、これら造形用
   粒子およびサポート用粒子を積層した後に、サポート用
   粒子を取り除き立体物を造形する立体物の造形方法であ
   って、 一定条件で溶融して接合する接合材により作製した造形
   用粒子およびサポート用粒子を準備する準備工程と、造
   形用粒子およびサポート用粒子を電子写真プロセスによ
   り感光体上に付着させて立体形状モデルの断面形状パタ
   ーンおよび該パターン以外の部分を形成する付着工程
   と、該感光体上に付着させた造形用粒子およびサポート
   用粒子を積層面に溶融接合させて転写する転写工程と、
   付着工程および転写工程を繰り返して造形用粒子および
   サポート用粒子を積層した後にサポート用粒子のみを取
   り除く除去工程と、を備えたことを特徴とする立体物の
   造形方法。
2. 【請求項２】前記造形用粒子として、転写工程で溶融接
   合させたときに、サポート用粒子よりも強固な接合力で
   融着するように作製したものを用いることを特徴とする
   請求項１に記載の立体物の造形方法。
3. 【請求項３】前記造形用粒子またはサポート用粒子のう
   ちの少なくとも造形用粒子として、付着工程や転写工程
   で加えられる負荷によって変化しない材料からなる母材
   の外面に接合材を形成して作製したものを用いることを
   特徴とする請求項１または２に記載の立体物の造形方
   法。
4. 【請求項４】前記造形用粒子として、母材をサポート用
   粒子の母材よりも小さくするとともにサポート粒子と略
   同一の大きさとなるように該母材の外面に接合材を形成
   して作製したものを用いることを特徴とする請求項３に
   記載の立体物の造形方法。
5. 【請求項５】前記造形用粒子またはサポート用粒子のう
   ちの少なくとも造形用粒子として、母材の外面を完全に
   覆うように接合材を形成して作製したものを用いること
   を特徴とする請求項３または４に記載の立体物の造形方
   法。
6. 【請求項６】前記造形用粒子として、接合材をサポート
   用粒子の接合材よりも厚く形成して作製したものを用い
   ることを特徴とする請求項５に記載の立体物の造形方
   法。
7. 【請求項７】前記造形用粒子またはサポート用粒子のう
   ちの少なくともサポート用粒子として、母材の外面の複
   数箇所に接合材を形成して作製したものを用いることを
   特徴とする請求項３から５の何れかに記載の立体物の造
   形方法。
8. 【請求項８】前記造形用粒子として、接合材をサポート
   用粒子の接合材よりも母材の外面の多くの箇所に形成し
   て作製したものを用いることを特徴とする請求項７に記
   載の立体物の造形方法。
9. 【請求項９】前記造形用粒子として、接合材をサポート
   用粒子の接合材よりも大きく形成して作製したものを用
   いることを特徴とする請求項７または８に記載の立体物
   の造形方法。
10. 【請求項１０】前記造形用粒子として、転写工程で溶融
    接合させたときに、サポート用粒子の接合材よりも大き
    な接合力を発現する接合材を用いて作製したものを用い
    ることを特徴とする請求項１から９の何れかに記載の立
    体物の造形方法。