(57)【要約】【課題】異方性を有し、且つ形成対象の立体とほほ同じ質感の立体像を最小のトナーを用いて実現することのできる立体プリンタ等の立体形成装置の提供を行なう。【解決手段】立体形成装置は、材質や物理的特性の異なるトナーＡ、Ｂを所定の射出順序で射出し、それによって形成される印刷層３１−１，３１−２、・・・を積層するように動作して立体を形成する。具体的には、形成対象の立体を水平に輪切りにしたｎ個の輪郭形状に合わせて１層ずつ印刷層を印刷し、形成対象の高さと印刷層の厚みから算出されるｎ個の印刷層を積層することにより、その形成対象の立体像を形成することができる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体像の立体形状データを格納した第１のメモリと、
材質若しくは物理的特性の異なるトナーを主成分とする第１および第２のトナーの組み合わせとそれらの射出順序を規定した印刷制御データを立体像の種類毎に格納した第２のメモリと、
第１のトナーおよび第２のトナーを収容し、主走査方向および副走査方向に移動しながら収容している第１および第２のトナーを前記印刷制御データに基づく順序で射出して印刷層を形成するヘッド部と、
立体形状データを第１のメモリから読み出して水平方向の断面を得てその断面のなす輪郭の座標を取得し、前記印刷制御データに基づいて、前記ヘッド部を制御して前記断面の輪郭を縁部とする印刷層を形成させる動作を該立体形状データの底面から頂部まで所定の間隔で繰り返す立体形成制御手段と、
を備えたことを特徴とする立体像形成装置。
【請求項２】
前記第１および第２のトナーは、硬度の異なる材質のトナー成分を主成分としてなることを特徴とする請求項１に記載の立体像形成装置。
【請求項３】
前記第１および第２のトナーは、異なる融点を持った材質のトナー成分を主成分としてなることを特徴とする請求項１に記載の立体像形成装置。
【請求項４】
前記第１および第２のトナーは、導電率若しくは誘電率や磁性の異なる材質のトナー成分を主成分としてなることを特徴とする請求項１に記載の立体像形成装置。
【請求項５】
前記第１および第２のトナーは、温度によって膨張率の異なる材質のトナー成分を主成分としてなることを特徴とする請求項１に記載の立体像形成装置。
【請求項６】
前記第１および第２のトナーは、湿度によって膨張率の異なる材質のトナー成分を主成分としてなることを特徴とする請求項１に記載の立体像形成装置。
【請求項７】
前記第１および第２のトナーは、印加電圧または導通させる電流によって膨張率の異なる材質のトナー成分を主成分としてなることを特徴とする請求項１に記載の立体像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーの射出により立体像を積層印刷可能な立体プリンタ等の立体像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、記録紙等の上に、立体的な画像を形成する方法として、一般の複写機やプリンタ等を使用して立体的な画像を形成し得る画像形成用トナーや、そのような画像形成用トナーを用いた画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、発泡剤がトナー表面に実質的に露出していないように構成した結着樹脂と発泡剤とを含有する画像形成用トナーが開示されている。
【０００４】
上記特許文献１に開示の技術では、結着樹脂と発泡剤とを含有するトナーを用いることによって、記録媒体上に立体画像を形成することが可能であるが、発泡性トナーで大きな膨張率を得ようとすると、発泡性トナーと用紙との界面でも大きく発泡するため、使用する用紙と発泡性トナーとの接着強度が不足し、立体的なトナー画像が用紙から剥離してしまうという問題点があった。また、上記発泡性トナーで大きく膨張させようとすると、発泡性トナーが横方向にも広がってしまい、十分な高さが得られず、立体画像としては、不十分なものとなる等の問題点があった。
【０００５】
上記問題点を解決するものとして、一般の複写機やプリンタ等の画像形成装置を使用して、記録媒体上に発泡性トナーからなる立体画像を十分な接着強度で耐久性を有するように形成する画像形成装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
同特許文献２には、画像形成装置によって立体画像を形成する場合は、通常の非発泡性のトナー以外に、前記トナーとして、少なくとも結着樹脂と発泡剤とを含有する発泡性トナーを使用し、立体画像を形成する記録媒体上の同一個所に、先に非発泡性のトナーからなるトナー像を形成し、当該非発泡性のトナーからなるトナー像の上に、発泡性のトナーからなるトナー像を積層状態に形成して、立体画像を記録媒体上に形成するように構成し、一般の複写機やプリンタ等の画像形成装置を使用し、記録媒体上に発泡性トナーからなる立体画像を形成することが可能な画像形成装置が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１３１８７５号公報
【特許文献２】特開２００１−１３４０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２の技術は、上記特許文献１の問題点を解消できるものの、形成される立体画像の硬さは発泡剤等の等方性かつ均一な質感に依存するため、リアルさにかけるという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、異方性を有し、且つ形成対象の立体とほほ同じ質感の立体像を最小のトナーを用いて実現することのできる立体プリンタ等の立体像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、立体像の立体形状データを格納した第１のメモリと、材質若しくは物理的特性の異なるトナーを主成分とする第１および第２のトナーの組み合わせとそれらの射出順序を規定した印刷制御データを立体像の種類毎に格納した第２のメモリと、第１のトナーおよび第２のトナーを収容し、主走査方向および副走査方向に移動しながら収容している第１および第２のトナーを印刷制御データに基づく順序で射出して印刷層を形成するヘッド部と、立体形状データを第１のメモリから読み出して水平方向の断面を得てその断面のなす輪郭の座標を取得し、印刷制御データに基づいて、ヘッド部を制御して断面の輪郭を縁部とする印刷層を形成させる動作を該立体形状データの底面から頂部まで所定の間隔で繰り返す立体形成制御手段と、を備えたことを特徴とする立体像形成装置を提供するものである。
【００１１】
また、第１および第２のトナーは、硬度の異なる材質のトナー成分を主成分としてなることを特徴とする立体像形成装置を提供するものである。
また、第および第２のトナーは、異なる融点を持った材質のトナー成分を主成分としてなることを特徴とする立体像形成装置を提供するものである。
また、第１および第２のトナーは、導電率若しくは誘電率や、磁性の異なる材質のトナー成分を主成分としてなることを特徴とする立体像形成装置を提供するものである。
また、第１および第２のトナーは、温度によって膨張率の異なる材質のトナー成分を主成分としてなることを特徴とする立体像形成装置を提供するものである。
また、第１および第２のトナーは、含水率によって膨張率の異なる材質のトナー成分を主成分としてなることを特徴とする立体像形成装置を提供するものである。
また、第１および第２のトナーは、印加電圧または導通させる電流によって膨張率の異なる材質のトナー成分を主成分としてなることを特徴とする立体像形成装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の立体像形成装置によれば、立体像の質感やその機械的特性を、２種類のトナーの組み合わせおよびそれらの射出順序によって形成される印刷層の積層によって実現できるので、簡単且つ本物に近いフィギア等を作ることができる。
また、請求項５乃至７に記載の発明によれば、形成される立体は、温度や、湿度や、電圧の印加若しくは電流の導通によって伸縮するので、本物のような３次元筋肉を持ったフィギアを形成できる。つまり、「一部品多次元駆動」が可能なフィギアを実現できる。又、請求項８に記載の発明によれば、材質や物理的特性の異なる２つのトナーの組み合わせおよび射出順序により、熱や、電界や磁界等によって効率的に発電する発電体を作ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、従来方式と異なり、材質若しくは物理的特性の異なる２種類のトナーの組み合わせより、異方性を有し、且つ形成対象の立体（以下、「形成対象」と記す）とほぼ同様の質感や機械的若しくは物理的特性を有する立体像を形成する。以下、図１〜図６に従って説明する。
【００１４】
具体的には、図３の例に示すように、材質や物理的特性や機械的特性の異なるトナーＡ、Ｂの組み合わせとその射出順序によって形成される印刷層３１を、立体プリンタ１を制御してトナーＡ、Ｂを所定の射出順序で射出し、積層して立体を形成する。
これにより、形成対象の立体（以下、「形成対象」と記す）を水平に輪切りにしたｎ個の輪郭形状に合わせて１層ずつ印刷層を印刷し、形成対象の高さと印刷層の厚みから算出されるｎ個の印刷層を積層することにより、その形成対象の立体像を形成することができる。
【００１５】
図１は、本発明の立体画像形成装置（以下、「立体プリンタ」と記す）の主要部の回路構成例を示すブロック図であり、立体プリンタ１は、操作部１１、制御部１２、一時記憶メモリ１３、保存記憶メモリ１４、ヘッド駆動部１５、ヘッド部１６、形状データ入力部１１７、およびＬＣＤ等の表示画面を有する表示部１８を備えている。なお、符号２０は記録紙等を保持する台部である。また、表示部１８は必須ではない。
【００１６】
操作部１１は、立体プリンタ１の起動など、ユーザによる必要な指示を与えるためのキー等を備えており、これらのキーが操作されると対応する信号が制御部１２に送出される。
【００１７】
制御部１２はＣＰＵ等から構成され、図示の各内部構成要素を総括し、保存メモリ１４のプログラム格納領域１４３に格納されている制御プログラム及び動作プログラムにより、各内部構成要素の動作を制御する。
【００１８】
動作プログラムには、立体形状データから立体像の断面データ（２次元データ）を切り出し、当該断面を印刷するためのヘッド部１６のトナー射出範囲（主走査方向（Ｘ方向）および副走査方向（Ｙ方向）の範囲）を決定する射出範囲決定プログラムや、射出範囲決定プログラムによって決定されたトナー射出範囲に基づいて射出ヘッダを駆動する駆動信号を生成するための駆動制御信号生成プログラム、保存メモリ１４の組成プリントデータ格納領域１４２に格納されている組成プリントデータに基づいて、ヘッド部１６によるトナーＡ、Ｂ（後述）の単位時間当たりの射出量（つまり、射出時間）を制御するトナー射出制御プログラム等が含まれている。
【００１９】
一時記憶メモリ１３は、ＤＲＡＭ等の一次記憶メモリで構成され、立体プリンタとして必要な各種データを記憶し、且つ、立体プリンタ１の起動時に、保存メモリ１４のプログラム格納領域１４３に格納されている制御プログラム及び動作プログラム等、制御部１２が動作する上で必要なプログラムやデータを記憶する。また、一時記憶メモリ１３は、保存メモリ１４の立体形状データ格納領域１４３に格納されている立体形状データを一時記憶するためのワークメモリ、射出範囲決定プログラムによって切り出される立体像の断面データを一時記憶するためのワークメモリ、その他各種プログラムによるデータ処理に必要なワークメモリとしても用いられる。
【００２０】
保存メモリ１４は、ハードディスク装置等の大容量記装置からなり、立体形状データを格納するための立体形状データ格納領域１４１や、トナーＡ，Ｂの組み合わせパターン（組成プリントデータ（図４））を格納するための組成プリントデータ格納領域１４２や、各種プログラムを格納するためのプログラム格納領域１４３を有している。なお、立体形状データや、組成プリントデータ、各種プログラムを別々のメモリに格納するようにしてもよい。
【００２１】
形状データ入力部１７は、立体形状データを入力し保存メモリ１４に格納する。形状データ入力部１７としては、立体形状データが記録されたＣＤ等の記録媒体を読み取って保存メモリ１４に記録する記録媒体読取装置や、外部形状データ生成装置から送信される立体形状データ等を受信するデータ受信装置若しくはインターフェイスが相当する。
【００２２】
なお、本実施例では、立体形状データ格納領域１４１に格納されている立体形状データは、図示していないが、それぞれ、その名称および立体の種類（その立体が、人物像（服を着た人物（男）、（女））、人物裸像（男）、（女））、人物以外の生物、建造物、メダル等、構造物、・・・かの分類）と関連付けられて格納されているものとする。
【００２３】
ヘッド駆動部１５は制御部１２からの駆動制御信号を元に、所定時間内に、ヘッド部１６を水平平面内のトナー射出範囲で主走査方向（Ｘ方向）および副走査方向（Ｙ方向）に移動させる。また、ある水平平面のトナー射出範囲でのヘッド部１５の移動を終えるとヘッド部１６をＺ軸に沿って（上方向）に所定距離だけ移動させる動作を、少なくとも、形成される立体像の高さに見合う回数分繰り返し、形成した立体像が取り去られるか、ユーザがヘッド部１６の復帰操作を行うと、初期位置に復帰する。
【００２４】
ヘッド部１６は、図２に示すように、トナーＡを収容すると共に制御部１２からの制御信号に従ってトナーＡを射出する射出部１６１を備えたカートリッジ１６とトナーＢを装着ると共に制御部１２からの制御信号に従ってトナーＢを射出する射出部１７１を備えたカートリッジ１１７とを着脱自在に構成され、かつ射出部１６１，１７１から射出されるトナーの射出用開口部１５１、１５２を備えており、ヘッダ駆動部１５によって水平面ないで主走査方向および副走査方向に移動しながら、トナーＡ、Ｂを立体の種類に応じた組成プリントデータに従って印刷しながら垂直に所定距離ずつ上方移動し、トナーＡ、Ｂからなる印刷層を立体形状の水平方向の形状に重ねながら立体像を形成する。なお、図２で符号２０は立体像を形成するための台紙を載せるための台部である。
【００２５】
ヘッド部１６の射出部１６１，１６７に装着する２種類のトナーカートリッジは、物理的特性や機械的特性の異なった材質のトナーを主成分を内容物としてなり、実施例では、トナーの種類の異なる複数のカートリッジに中から、形成する立体の質感や物理的若しくは機械的特性に応じたトナーを内容とする２種類のトナーカートリッジをユーザが選んで（図５のステップＳ４参照）装着する。
【００２６】
（本発明の原理）
図３は、本発明の原理であるトナー組成による印刷層の説明図であり、図３（ａ）に示す印刷層３１−１は、立体プリンタ１によるトナーＡおよびトナーＢの射出順序をＡＢＢＢとしてなる印刷層であり、図３（ａ）では、印刷層３１−１の上に同様の射出順序の印刷層３１−２を重ねた多重印刷層を示す。また、図３（ｂ）に示す印刷層３２−１は、射出順序をＡＡＢＢとしてなる印刷層であり、図３（ｂ）では、印刷層３２−１の上に同様の射出順序の印刷層３２−２を重ねた多重印刷層を示す。・・・、同様に、図３（ｈ）に示す印刷層３８−１は、射出順序をＡＡＡＢとしてなる印刷層であり、図３（ｈ）では、印刷層３８−１の上に同様の射出順序の印刷層３８−２を重ねた多重印刷層を示す。
【００２７】
ここで、例えば、硬い材質からなるトナーＡとゴムのような可塑性を備えた材質からなるトナーＢ材からなる印刷層を立体プリンタ１で形成して積層するばあい、「ＡＡＡＢ」「ＡＡＡＢ」「ＡＡＡＢ」・・・のようにＢが少ないと全体の硬度は硬くなり、「ＡＢＢＢ」「ＡＢＢＢ」「ＡＢＢＢ」・・・のようにＢが多いと全体は可塑性を帯びてゴムっぽくなり、このＡとＢの出現率、出現パターンによって様々な機械的性質が３次元で実現できる。つまり、木材や本物の筋肉に近いアクチュエーター、効率の高い発電体を作ることができる。
また、さらにこのＡとＢの出現率を３次元的にパターンとして構成すると異方性材料、つまり、異方性を有し、且つ形成対象とほほ同じ質感の立体像を、材質または物理的統制の異なった２種類最小のトナーを用いて作成することができる。
【００２８】
（トナー組成の実施例）
トナーの組み合わせ例として下記実施例を掲げることができるが、トナーの組み合わせは下記に限定されない。
（１）硬度の異なる材質からなるトナーＡ、トナーＢを用いる例；
例えば、トナーＡとして硬度の高いアクリル樹脂を主成分としたトナーを用い、トナーＢとして可塑性のあるシリコーン樹脂を主成分としたトナーを用いて、所定の射出順序によりトナーＡ、トナーＢを射出して印刷層を形成し、形成対象の３次元形状に基づいて積層することにより、立体像を形成できる。
この例に拠れば、トナーの射出順序（組成プリントデータ）の構成の仕方で、立体像の硬さ（やわらかさ）の調整が可能となり、質感がよくなる。
【００２９】
（２）異なる融点を持ったトナーＡ、トナーＢを用いる例；
例えば、トナーＡとして融点が１３０度のポリアセタール（polyacetal）樹脂を主成分としたトナーを用い、トナーＢとして融点が７６度のＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）樹脂を主成分としたトナーを用いて、所定の射出順序によりトナーＡ、トナーＢを射出して印刷層を形成し、形成対象の３次元形状に基づいて積層することにより、立体像を形成できる。
この例に拠れば、立体像の成形後に熱をあてると部分的に変形できるので、立体像の整形が可能となる。また、溶けやすい部分だけ変形するので、擬似立体を作ることができる。
【００３０】
（３）導電率、誘電率や磁性の異なるトナーＡ、トナーＢを用いる例；
例えば、トナーＡとして磁性のないポリアセタール樹脂を主成分としたトナーを用い、トナーＢとして、磁性を有するフェライトの粉入りＰＥＴ樹脂を主成分としたトナーを用いて所定の射出順序によりトナーＡ、トナーＢを射出して印刷層を形成し、形成対象の３次元形状に基づいて積層することにより、立体を形成できる。
この例に拠れば、立体として、コアや、対磁板等の機能部材を作成することができる。また、トナーＢに導電性粉を入れるとコイル状若しくはアンテナエレメント形状を作ることで躯体に直接アンテナを作ることができる。
【００３１】
（４）温度、湿度（含水率）、印加電圧若しくは導通させる電流によって膨張率の異なるトナーを用いる方法
（４−１）例えば、トナーＡとして熱で伸びやすいＡＢＳ（Acrylonitoril Butadience Styrene）を主成分としたトナーを用い、トナーＢとして熱でもほとんど伸びないポリイミドを主成分としたトナーを用いて、所定の射出順序によりトナーＡ、トナーＢを射出して印刷層を形成し、形成対象の３次元形状に基づいて積層することにより、立体（製品）を形成できる。
この例に拠れば、熱で動作するアクチュケーターや、ドライヤーをあてると所望の形状に立体化するキーホルダー等を製造することができる。また、熱で部分的に伸びるようトナーＡを配置すると、その部分だけがバイメタルのように撓むことで立体を所望の形状に変形させることができる。
（４−２）例えば、トナーＡとして含水しにくく膨張しにくい特性を備えたＡＢＳを主成分としたトナーを用い、トナーＢとして；含水すると膨張しやすい特性を備えたナイロンを主成分としたトナーを用いて、所定の射出順序によりトナーＡ、トナーＢを射出して印刷層を形成し、形成対象の３次元形状に基づいて積層することにより、立体（製品）を成型できる。
この例に拠れば、乾湿の度合いで（つまり、バイメタルの原理で湿度に応じて）動作する乾湿感知アクチュケーターを作ることができる。この乾湿感知アクチュケーターは、家屋のカビ防止装置等に応用できる。
（４−３）例えば、トナーＡとして電流を導通しても膨張しない特性を備えたＡＢＳを主成分としたトナーを用い、トナーＢとして電流を導通すると膨張する特性を備えた、ポリピロール樹脂やピエゾ粉体入りポリイミド（polyimide）を主成分としたトナーを用いて、所定の射出順序によりトナーＡ、トナーＢを射出して印刷層を形成し、形成対象の３次元形状に基づいて積層することにより、立体（製品）を成型できる。
この例に拠れば、バイメタルの原理で立体組成を有する高品質の人口筋肉や、アクチュケーターを作成できる。また、撓みを利用した圧電バイモルフ構造の発電体等を作成することもできる。また、これらの動作方向を設定することもできる。
【００３２】
上述したように、トナーＡ、Ｂの種類と組み合わせ順序により形成する立体像の質感等が決定されることから、立体を印刷層を積層して形成する場合にはトナーＡ、Ｂの種類の組み合わせとそれらの射出順序を決めておくことが必要となる。
トナーＡ、Ｂの種類の組み合わせと射出順序は、立体プリンタ１での立体形成の準備作業として、所望する立体像の種類（その立体が、人物像（服を着た人物（男）、（女））、人物裸像（男）、（女））、人物以外の生物、建造物、メダル等、構造物、・・・かの分類）に応じて、ユーザが操作部１１からキー入力するようにしてもよいが、図４に示すような組成プリントデータに基づいて、立体像の種類を選択するだけで自動的にトナーＡ、Ｂの種類と組み合わせ順序が決定できるように構成することもできる。
【００３３】
図４は、組成プリントデータの一実施例を示す図であり、４０は、立体像の種類を選択するだけで自動的にトナーＡ、Ｂの種類と組み合わせ順序を決定する場合に必要な組成プリントデータの例を示す。
図４で、組成プリントデータ４０は、形成する立体の種類名（分類名）４１、印刷層を組成するトナーＡ、Ｂの名称４２Ａ，４２Ｂ、トナーＡ、Ｂの種類情報（主成分、特性等）４３Ａ，４３ＢとトナーＡ、Ｂの射出順序情報４４、および１層分の印刷層を単位面積分形成するために必要な射出時間４５等からなり、保存メモリ１４の組成プリントデータ記録領域１４２に複数記憶されている。
【００３４】
立体像の種類４１は、人物（女性、男性）、建造物、メダル等の物体、構造物等の名称若しくは識別情報からなる。また、トナーＡ、Ｂの種類情報４３Ａ，４３Ｂは前述した（トナー組成の実施例）で述べたようなトナーＡ、Ｂの主成分名称若しくはその識別情報からなり、立体形状データ格納領域１４１に格納されている立体形状データにその立体の名称と共に関連付けられている立体の種類と対応している。
また、トナーＡ、Ｂの射出順序情報４４は、「ＡＢＢＢ」といった射出順序、若しくは「１：３」（＝「ＡＢＢＢ」）、「２：２」（＝「ＡＡＢＢ」）といった組み合わせ比率からなり、射出時間４６は、所定数の画素若しくは一定面積ｇ分の印刷層を形成するためのトナーの射出時間ｔ（例えば、１画素分で１／５０ｓｅｃ）である。
【００３５】
１層分の印刷層を所定面積形成するための時間が、１／５０ｓｅｃならば、組み合わせ情報４５が「ＡＢＢＢ」の場合は４回トナーを射出して１層を形成するから、１回の射出時間は１／２００ｓｅｃとなる。したがって、射出順序の組み合わせ情報４５が「ＡＢＢＢ」若しくは「１：３」の場合は、トナーＡの射出時間は１／２００ｓｅｃとなり、トナーＢの射出時間は１／２００×３＝３／２００ｓｅｃとなる。
【００３６】
一方、３次元形状の断面面積分の主走査方向の画素数をＧＸ、副走査方向の画素数をＹ、一層分の射出時間をｓ、ヘッドの移動時間をｋとすれば、その断面の印刷時間Ｓは、主走査方向の印刷時間ＳＸ＝（ＧＸ／ｇ）×（ｓ＋ｋ）を副走査方向の曲線に沿って積分した値となり、立体像の形成時間「Ｓ」は、断面の印刷時間Ｓを高さ方向の曲線に沿って積分した値となる。
【００３７】
これにより、所望する立体像の組成プリントデータ４０と立体像の３次元形状データから立体プリンタ１により印刷層を積層して立体像を形成できる。なお、実施例では、ユーザが形成したい立体像の種類を選択（若しくは指定）すると、トナーＡ、Ｂの組成プリントデータにより自動的に立体像が形成できるように構成したが、トナーＡとＢの詳細な組成をユーザが立体プリンタ１の画面内で設定して立体物が作れるように構成することもできる。
【００３８】
図５は、図１に示した立体プリンタ１の動作例を示すフローチャートであり、立体プリンタ１は制御プログラム、立体形状データから立体像の断面データ（２次元データ）を切り出し、当該断面を印刷するためのヘッド部１６のトナー射出範囲（主走査方向（Ｘ方向）および副走査方向（Ｙ方向）の範囲）の座標を決定する射出範囲決定プログラムや、射出範囲決定プログラムによって決定されたトナー射出範囲に基づいて射出ヘッダを駆動する駆動信号を生成するための駆動制御信号生成プログラム、保存メモリ１４の組成プリントデータ格納領域１４２に格納されている組成プリントデータに基づいて、ヘッド部１６によるトナーＡ、Ｂ（後述）の単位時間当たりの射出量（つまり、射出時間）を制御するトナー射出制御プログラム等の各種動作プログラムにより、選択若しくは指定された立体像の形成を実行する。
【００３９】
図５で、ユーザが立体プリンタ１を起動すると、制御部１２は、保存記憶メモリ１４のプログラム格納領域１４３から制御プログラムおよび各種動作プログラムや操作案内用メッセージデータ等を一時記憶メモリ１６に読み出し、各種動作プログラムに基づく以下に示すような立体形成機能の実行を開始する。
【００４０】
まず、制御部１２は表示部１８にトナーの組成等をユーザが設定するか、立体プリンタ１の自動設定に委ねるかを問うメッセージを表示してユーザの選択を促し、操作部１１からの信号を調べ、ユーザが設定する場合はステップＳ３に進み、自動設定する場合はステップＳ２に進む（ステップＳ１）。
【００４１】
自動設定する場合は、制御部１２は表示部１８に形成可能な立体の名称（保存メモリ１４に格納されている立体形状データの名称）の一覧表を表示して形成する立体の選択を促し、ユーザが立体名を選択（指定）すると、その立体名で組成プリントデータ格納領域１４２を検索し、一致する組成プリントデータ（立体名で特定される立体の種類（分類）と、トナーＡ、Ｂの名称、トナーＡ、Ｂの種類情報（主成分、特性等）、トナーＡ、Ｂの射出順序等を含む）を組成プリントデータ格納領域１４２から読み出して一時記憶メモリ１３に記憶し、ステップＳ４に進む（ステップＳ２）。
【００４２】
トナーの組成等をユーザが設定する場合は、制御部１２は形成可能な立体の名称および所定の設定事項（トナーＡ、Ｂの名称、種類、射出順序、印刷層の形成時間等）が選択（または入力）可能に構成された設定画面（図示せず）を表示部１８に表示して、ユーザに立体名のキー入力および各設定事項の選択（指定）を促し、ユーザが立体名の入力および各設定事項の選択（設定）を行うと、選択（選択）された設定事項を一時記憶メモリ１３に記憶する（ステップＳ３）。
【００４３】
次に、制御部１２はステップＳ２またはステップＳ３でユーザが選択（または設定）したトナーＡ、Ｂの名称およびそれらが入っているトナーカートリッジのヘッド部１６への装着を確認する旨のメッセージを表示部１８に表示し、ユーザが確認操作を行うと、ステップＳ５に進む（ステップＳ４）
【００４４】
ユーザがトナーＡ、Ｂの装着を確認すると、制御部１２は、ヘッダ駆動部１５に制御信号を送り、ヘッド部１６を所定の印刷開始位置に移動させると共に、副走査方向のカウンタｊおよび高さカウンタｋの初期値を１とする（ステップＳ５）。
【００４５】
制御部１２は、ステップＳ２で選択された立体名称若しくはステップＳ３で入力された立体名称の立体形状データを保存メモリ１４の立体形状データ記録領域から読み出して一時記憶メモリ１３に記憶する（ステップＳ６）。
【００４６】
制御部１２は、一時記憶メモリ１３の立体形状データの底面から高さ方向に間隔ｈ（＝厚み）で水平断面（ｋ）を切り出し、その断面（ｋ）の形状が形成する輪郭の座標データ（Ｘｚｉ，Ｙｚｊ）；（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ、ｚ（断面の数）ｋ＝Ｈ／ｈ：Ｈは立体の高さ）を立体形状データを元に形成される立体の底面から頂部までｈ刻み（ｈ間隔）で下記ステップＳ７〜ステップＳ１３の繰り返しに従って順次取得する（ステップＳ７）。なお、立体から切り出した断面のなす形状の座標は公知の方法により取得できる。
【００４７】
制御部１２はヘッド部１６の射出部１６１若しくは射出部１６７からの信号および操作部１１からの信号を調べ、トナー切れ信号を検出した場合は、ヘッド駆動制御部１５およびヘッド部１６に制御信号を送ってヘッド部１６の移動およびトナーの射出を停止させる。また、トナー切れ信号を検出しない場合はステップＳ１２に進む（ステップＳ８）。
【００４８】
次に、制御部１２は、カウンタｊ、ｋの値を保持し、ヘッド部１６を初期位置に移動させると共に、トナーＡまたはトナーＢの入ったトナーカートリッジの交換を促すメッセージ（「トナーＡ（またはトナーＢ）を交換してください」）を表示する（ステップＳ９）。
【００４９】
制御部１２はトナーカートリッジの交換を確認する旨のメッセージを表示部１８に表示し、ユーザが確認操作を行うと、ヘッダ駆動部１５に制御信号「再開」を送り、ヘッド部１６を停止時の位置に移動（復帰）させ、ステップＳ１１に進む（ステップＳ１０）。
【００５０】
制御部１２はヘッド部１５の射出部１６１，１７１を制御し、トナーＡ，Ｂを、一時記憶メモリ１３に記憶されている組成プリントデータの射出順序および射出時間に従って射出し、所定の画素数分（若しくは所定面積）の印刷層を形成しながら、ヘッダ駆動部１５に制御信号「主走査」を送り、ヘッド部１６を立体形状の高さｈ×ｋ（高さカウンタ：初期値＝１）、副走査方向のカウンタ値をｊ（初期値＝１）とした水平方向の輪郭内において、輪郭の初端から終端に向かって移動させ、終端に到達するとステップＳ１２に進む（ステップＳ１１）。
【００５１】
制御部１２は、副走査方向のカウンタ値ｊに１を加えると共に、ヘッダ駆動部１５に制御信号「改行」を送り、ヘッド部１６を次の行に移動させてステップＳ７に戻る動作を、高さｈの輪郭内のすべての部分を走査し終わるまで繰り返し、その輪郭内のすべての部分を走査し終わるとステップＳ１３に進む（ステップＳ１２）。
【００５２】
その輪郭内のすべての部分を走査し終わると、制御部１２は、高さカウンタｋに１を加え、ｊ＝１としてステップＳ７に戻る動作をカウンタｋの値がＨ／ｈ（つまり、水平方向に切り出した断面の数）以上になるまで繰り返し、Ｈ／ｈ以上になるとステップＳ１４に進む（ステップＳ１３）。
【００５３】
カウンタｋの値がＨ／ｈを超えると、つまり立体を形成し終えると、制御部１２はヘッダ駆動部１５に制御信号「初期位置」を送り、ヘッド部１６を所定の初期位置に戻して処理を終了する（ステップＳ１４）。
【００５４】
上記フローチャートの説明により、立体形状を水平方向に切り出した断面のなす輪郭と同じ形状および厚みの印刷層をステップＳ１１、Ｓ１２において、トナーＡ、Ｂを用いて形成することができる。さらに、ステップＳ１３におい高さ方向の表面形状に沿って輪郭と同じ形状および厚みの印刷層を積層するので、所望の立体像を形成することができる。
【００５５】
本実施例ではカートリッジ入りのトナーＡ、Ｂを用いているために、形成する立体像の体積が大きくてカートリッジの交換を要する場合がある。このような場合、上記図５のフローチャートのステップＳ８〜Ｓ１０に示したように、ヘッド部１６からトナー切れ信号を受け取るとヘッド部１６の動作を停止させ、カートリッジの交換が終わると、ヘッド駆動部１６およびヘッド駆動部１６に制御信号（「再開」）を送ってヘッド部１６の動作を継続することとなるが、トナーの節約およびカートリッジ交換の頻度を少なくするために、ステップＳ１０で、輪郭の形状に応じて輪郭内に印刷しない部分（以下、「中空部」）のＸ軸方向の座標データ（中空データ）も算出するようにし、ステップＳ１１において中空データを検出した場合には、制御部１２はトナーを射出しないようにヘッド部１６を制御するように構成してもよい。
【００５６】
図６は、本発明の立体プリンタによって形成された立体の断面および立体像の例を示す図であり、図６（ａ）は立体プリンタ１による印刷層５１−１，５１−２、・・・５１−ｊ、・・の積層による立体形成途中の像５１を示し、図６（ｂ）は完成像５０を示す。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の立体画像形成プリンタの主要部の回路構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示した立体プリンタのヘッド部の概要を示す図である。
【図３】本発明の原理であるトナー組成による形成層の説明図である。
【図４】組成プリントデータの一実施例を示す図である。
【図５】立体プリンタの動作例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の立体プリンタによって形成された立体の断面および立体像の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  立体プリンタ（画像成形装置）
１２  制御部
１４  保存記憶メモリ
１５  ヘッド駆動部
１６  ヘッド部
１７  形状データ入力部
１６１，１６７  射出部
３１−１、３１−２、３２−１、３２−２、・・、３８−１、３８−２  印刷層
４０  組成プリントデータ（印刷制御データ）
１４１  立体形状データ記録領域
１４２  組成プリントデータ記録領域
ＡＢＢＢ、ＡＡＢＢ、ＡＡＡＢ  射出順序の組み合わせ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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