(57)【要約】【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
2018020474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造形装置及び造形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５０８８０４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る造形装置の全体構成を模式的に示す図
【図２】電子写真プロセスを利用して材料層を配置する材料層形成部を示す模式図
【図３】制御ユニットにより行われる動作シーケンスを示すフローチャート
【図４】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
【図５】パッチ画像が出力される中間担持体の領域について説明するための模式図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
＜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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
［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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
［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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
（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。
【００２９】
（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。
【００３０】
（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。
【００３１】
（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。
【００３２】
（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。
【００３３】
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）。
【００３４】
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）。
【００３５】
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。
【００３６】
［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。
【００３７】
（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。
【００３８】
（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。
【００３９】
（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。
【００４０】
（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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
（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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
＜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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【符号の説明】
【００５４】
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
【図１】
2018020474.tif 000003
【図２】
2018020474.tif 000004
【図３】
2018020474.tif 000005
【図４】
2018020474.tif 000006
【図５】
2018020474.tif 000007