(57)【要約】【課題】材料の厚さのばらつき、加熱による寸法変化を考慮して、精度よく立体造形物を形成する。【解決手段】加熱部に対するステージの相対位置を対応層の積層方向で変更可能な変更手段と、積層前の対応層の積層方向の厚さを測定する第１測定手段と、ステージ上に積層された積層造形物の積層方向の厚さを測定する第２測定手段と、第１測定手段により測定された注目対応層の厚さの第１測定値と、第２測定手段により測定された、注目対応層を積層する前の積層造形物の厚さの第２測定値と、を用いて、注目対応層を積層した積層造形物の厚さが、積層数に対応してそれぞれ設定されている積層造形物の厚さの目標値に一致するか又は近付くように、変更手段を制御して、注目対応層を積層するときの、加熱部に対するステージの相対位置を調整する制御手段と、を備える。【選択図】図１
2016132214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体的な造形対象物を平行な面で切断した断面に対応する層である対応層を、ステージ上に順次積層することで、造形対象物の３次元モデルとなる造形物を形成する立体造形装置であって、
加熱部で対応層を加熱しながら、前記ステージ又は前記ステージ上に積層された積層造形物の表面と、前記加熱部との間で当該対応層を挟むことで、前記ステージ上に対応層を順次積層する立体造形装置において、
前記加熱部に対する前記ステージの相対位置を対応層の積層方向で変更可能な変更手段と、
積層前の対応層の前記積層方向の厚さを測定する第１測定手段と、
前記ステージ上に積層された積層造形物の前記積層方向の厚さを測定する第２測定手段と、
前記第１測定手段により測定された注目対応層の厚さの第１測定値と、前記第２測定手段により測定された、注目対応層を積層する前の積層造形物の厚さの第２測定値と、を用いて、注目対応層を積層した積層造形物の厚さが、積層数に対応してそれぞれ設定されている積層造形物の厚さの目標値に一致するか又は近付くように、前記変更手段を制御して、注目対応層を積層するときの、前記加熱部に対する前記ステージの相対位置を調整する制御手段と、
を備えることを特徴とする立体造形装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記第１測定値から、対応層の厚さの基準設定値を減算した第１差分値と、前記第２測定値から、注目対応層を積層する前の積層数に対応する目標値を減算した第２差分値と、から、注目対応層を積層した積層造形物の厚さが、注目対応層を積層したときの積層数に対応する目標値を超えると判断した場合、
注目対応層と、注目対応層を積層する前の積層造形物と、が互いに加圧された状態で、注目対応層が前記ステージ上に積層されるように、前記変更手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記第１差分値と前記第２差分値とを加算した加算値が０より大きいかどうかを判断し、前記加算値が０より大きい場合には、前記ステージ上に積層された積層造形物の表面と、前記加熱部との間の第１距離が、注目対応層の厚さから前記加算値を減算した減算値となるように、前記変更手段を制御し、
前記加算値が０以下の場合には、前記第１距離が、注目対応層の厚さに等しい値となるように、前記変更手段を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の立体造形装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
注目対応層を積層する前の積層造形物の表面が、前記加熱部のうち対応層が接触する位置である接触位置に位置する状態を基準として、前記積層方向に関して、前記ステージが前記加熱部から相対的に移動するように、前記変更手段を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の立体造形装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
注目対応層を積層する前の積層造形物の表面の位置が、当該積層造形物の積層時と、前記第２測定手段による測定時とで前記積層方向に変位したかどうかを、当該積層造形物の積層時における前記加熱部と前記ステージとの間の第２距離と、前記第２測定値とから判断し、
変位したと判断した場合には、当該積層造形物の表面が前記接触位置に位置するように、前記ステージを前記加熱部に対して相対的に移動させる
ことを特徴とする請求項４に記載の立体造形装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記加算値が０より大きく、かつ、閾値よりも大きい場合には、前記第１距離が、注目対応層の厚さから前記閾値を減算した値となるように、前記変更手段を制御する
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の立体造形装置。
【請求項７】
対応層は、粉体材料がシート状に形成されることで生成された層である
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の立体造形装置。
【請求項８】
立体的な造形対象物を平行な面で切断した断面に対応する層である対応層を、ステージ上に順次積層することで、造形対象物の３次元モデルとなる造形物を形成する立体造形方法であって、
加熱部で対応層を加熱しながら、前記ステージ又は前記ステージ上に積層された積層造形物の表面と、前記加熱部との間で当該対応層を挟むことで、前記ステージ上に対応層を順次積層する立体造形方法において、
積層前の注目対応層の積層方向の厚さである第１測定値を取得するステップと、
注目対応層を積層する前の積層造形物の前記積層方向の厚さである第２測定値を取得するステップと、
前記第１測定値と前記第２測定値とを用いて、注目対応層を積層した積層造形物の厚さが、積層数に対応してそれぞれ設定されている積層造形物の厚さの目標値に一致するか又は近付くように、注目対応層を積層するときの、前記加熱部に対する前記ステージの相対位置を調整するステップと、
を含むことを特徴とする立体造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体造形装置及び立体造形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、３次元物体を一層ずつ積層していく立体造形方法と立体造形装置が普及している。このような立体造形装置は、試作品の製作を従来の手作りより期間を大幅に短縮できることから、ラピッドプロトタイピング（以下、ＲＰ）と呼ばれ、形状の確認や実際に稼働する装置に組み込み、性能を確認するために利用されている。ＲＰに使われる造形方法としては、光造形法、粉末固着法、粉末焼結法、樹脂溶融堆積法、インクジェット（以下、ＩＪ）樹脂堆積法などが知られている。
【０００３】
光造形法は、液状樹脂材を造形エリア全体に満たし、ＵＶレーザで光硬化させ、造形エリアを積層ピッチ分降下させる。この光造形法は、硬化時に樹脂の収縮が生じるため、変形により造形物の精度が低下することが懸念される。粉末固着法は、粉末状構造物を造形エリアに敷き詰め水溶性接着材で固めインクジェットで着色し、造形エリアを積層ピッチ分降下させる。粉末固着法においては、造形材が石膏のため、十分な強度を有しないことが懸念される。粉末焼結法は、粉末状構造材を造形エリア全体に敷き詰め、レーザで熱溶解・焼結させ、造形エリアを積層ピッチ分降下させる。粉末焼結法では、造形材が単色のため、製作後に色を塗布する必要が生じることが懸念される。樹脂溶融堆積法は、溶融状の構造材とサポート材を造形部分に供給し、除冷により構造材を硬化させ、造形エリアを積層ピッチ分降下させる。樹脂溶融堆積法では、造形幅と造形時間がトレードオフの関係にあり、微細形状の再現性を向上させるために造形幅を小さくすると造形に時間がかかることが懸念される。ＩＪ樹脂堆積法は、液状の構造材とサポート材を造形部分に供給し、ＵＶレーザで構造材とサポート材を光硬化し、造形エリアを積層ピッチ分降下させる。ＩＪ樹脂堆積法では、造形速度は比較的速いが表面の仕上がりが粗くなることが懸念される。
【０００４】
一方、特許文献１では、電子写真方式で積層する造形方式が提案されている。この方法は誘電体表面に静電潜像を形成し、帯電性粉体で現像した後、ヒートロールで加熱定着する。その後、定着した帯電性粉体層を再加熱溶融しステージ上に転写し、積層して立体物を造形するものである。しかしながら、この方法では加熱定着するときと、転写するときとで２回帯電性粉体を加熱することになり、粉体が劣化しやすく、溶融により形状が崩れて精度が保ちにくいことが懸念される。
そこで、特許文献２では、帯電性粉体がステージに直接転写し、所定の層厚となるように加熱加圧手段の位置を定着毎に一定に調整する手段を有することにより、加熱を転写時のみにする構成で上記問題を回避することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２０７１９４号公報
【特許文献２】特開２００２−３４７１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の方法では、断面形状に形成された帯電性粉体をステージ上に転写し、加熱及び加圧により定着させているため、積層後の除熱と減圧状態において、材料に膨張或いは収縮が発生するため、寸法精度が保ちにくい問題が残る。
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、材料の厚さのばらつき、加熱による寸法変化を考慮して、精度よく立体造形物を形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一態様は、
立体的な造形対象物を平行な面で切断した断面に対応する層である対応層を、ステージ上に順次積層することで、造形対象物の３次元モデルとなる造形物を形成する立体造形装置であって、
加熱部で対応層を加熱しながら、前記ステージ又は前記ステージ上に積層された積層造形物の表面と、前記加熱部との間で当該対応層を挟むことで、前記ステージ上に対応層を順次積層する立体造形装置において、
前記加熱部に対する前記ステージの相対位置を対応層の積層方向で変更可能な変更手段と、
積層前の対応層の前記積層方向の厚さを測定する第１測定手段と、
前記ステージ上に積層された積層造形物の前記積層方向の厚さを測定する第２測定手段と、
前記第１測定手段により測定された注目対応層の厚さの第１測定値と、前記第２測定手段により測定された、注目対応層を積層する前の積層造形物の厚さの第２測定値と、を用いて、注目対応層を積層した積層造形物の厚さが、積層数に対応してそれぞれ設定されている積層造形物の厚さの目標値に一致するか又は近付くように、前記変更手段を制御して、注目対応層を積層するときの、前記加熱部に対する前記ステージの相対位置を調整する制御手段と、
を備えることを特徴とする立体造形装置を提供する。
【０００８】
本発明の第二態様は、
立体的な造形対象物を平行な面で切断した断面に対応する層である対応層を、ステージ上に順次積層することで、造形対象物の３次元モデルとなる造形物を形成する立体造形方法であって、
加熱部で対応層を加熱しながら、前記ステージ又は前記ステージ上に積層された積層造形物の表面と、前記加熱部との間で当該対応層を挟むことで、前記ステージ上に対応層を順次積層する立体造形方法において、
積層前の注目対応層の積層方向の厚さである第１測定値を取得するステップと、
注目対応層を積層する前の積層造形物の前記積層方向の厚さである第２測定値を取得するステップと、
前記第１測定値と前記第２測定値とを用いて、注目対応層を積層した積層造形物の厚さが、積層数に対応してそれぞれ設定されている積層造形物の厚さの目標値に一致するか又は近付くように、注目対応層を積層するときの、前記加熱部に対する前記ステージの相対位置を調整するステップと、
を含むことを特徴とする立体造形方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、材料の厚さのばらつき、加熱による寸法変化を考慮して、精度よく立体造形物を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の立体造形装置の積層工程を説明するための概略図
【図２】実施形態の立体造形装置の機能ブロック図
【図３】誤差の累積値に応じて造形ステージの移動制御が行われる基本動作を示す図
【図４】実施例１の造形ステージの移動制御を示すフローチャート
【図５】実施例１の造形ステージのＺ軸方向の移動制御を説明するための図
【図６】図５で説明した造形ステージの移動制御の動作について説明するための図
【図７】実施例２の積層時の加圧により材料が水平方向に膨んだ状態を示す図
【図８】実施例２の造形ステージのＺ軸方向の移動制御を説明するための図
【図９】図８で説明した造形ステージの移動制御の動作について説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
図１は、本発明に係る立体造形装置の一実施形態を示す図であり、立体造形装置の積層工程について説明するための概略図である。
本実施形態の立体造形装置２０は、立体的な造形対象物を平行な面で切断した断面に対応する層である対応層を、造形ステージ上に順次積層することで、造形対象物の３次元モデルとなる造形物を形成する。
【００１２】
図１において、１は造形材供給ユニット、２は帯電性粉体、３は感光ドラム、４は粉体画像搬送体、５は中間転写体、６はヒートロール、７はヒータ、８は材厚センサ、９は積層後センサを示す。また、１３は造形ステージ、１４は徐冷器、１５は回収ブレードを示す。
また、１１は、中間転写体５に担持搬送される対応層であって、造形ステージ１３上に積層される積層前の注目対応層を示し、１０は、造形ステージ１３上に形成された積層造形物を示している。また、１２は、注目対応層１１が積層された後の積層造形物を示している。
【００１３】
本実施形態においては、中間転写体５に担持搬送される注目対応層１１が、ヒータ７により中間転写体５を介して加熱されるように構成されている。ヒータ７は、中間転写体５の径方向内側の領域のうちの最下部で、ヒータ７の下面が中間転写体５の内周面に対向するように配置されている。そして、ヒータ７の下面に対向する中間転写体５の一部領域を介して、中間転写体５上のシート状粉体を加熱するように構成されている。
ここで、中間転写体５のうち、ヒータ７の熱を注目対応層１１に伝える一部領域、及び、ヒータ７は、加熱部に相当する。また、造形ステージ１３上の積層造形物の表面（積層造形物が形成されていない場合には造形ステージ１３表面）が中間転写体５表面に接触する接触位置を、以下、基準位置（図６の基準位置６８に相当）という。また、本実施形態においては、図１の上下方向（積層方向）をＺ軸方向とし、図１の左右方向を水平方向として説明する。また、Ｚ軸に直交する面内に、互いに直交するＸ軸及びＹ軸をとっている。
【００１４】
以下、積層工程について説明する。
まず、電子写真プロセスにより、造形対象物の２次元スライスデータに対応した画像が熱塑性樹脂材料を粉砕して製造された帯電性粉体２で感光ドラム３に現像され、その後、帯電性粉体２は粉体画像搬送体４に転写される。粉体画像搬送体４に転写されると、中間転写体５の所定の位置に帯電性粉体２を転写するために、粉体画像搬送体４と中間転写体５は結合し同期動作を開始する。同期動作は、帯電性粉体２に同時に転写されるマーカをセンサで検出してその信号をトリガーとして行うことができる。また、粉体画像搬送体４と中間転写体５のそれぞれの搬送速度と移動距離を計測し、時間タイミングを合わせることで、同期させることもできる。
【００１５】
帯電性粉体２が、中間転写体５の所定の位置に転写されると、粉体画像搬送体４と中間転写体５とは離間し独立動作に移行する。中間転写体５に転写された帯電性粉体２は、ヒ
ートロール６を通過するときに加熱され溶融し加圧されることでシート状の注目対応層１１となる。その後、注目対応層１１は、ヒータ７に送られ、ヒータ７により加熱されながら、造形ステージ１３上の積層造形物１０の表面と、ヒータ７との間で挟まれることで、積層造形物１０の表面に溶融接着し造形ステージ１３上に積層される。このようにして、注目対応層が造形ステージ１３上に順次積層されることで、造形物が形成される。
【００１６】
ここで、材厚センサ８は、注目対応層１１のＺ軸方向の厚さ（中間転写体５表面からの高さ）を測定する。材厚センサ８の測定結果に基づき、例えば、造形材供給ユニット１から供給される粉体の流量速度を加減することで、粉体の粒量を制御することができる。徐冷器１４は、積層後に中間転写体５から積層造形物１２を離型しやすくするためのものである。回収ブレード１５は、中間転写体５から材料を剥離回収するためのものである。
【００１７】
積層後センサ９は、造形ステージ１３上に積層された積層造形物１２のＺ軸方向の厚さを算出するために用いられる。本実施形態では、材厚センサ８と積層後センサ９として、拡散反射タイプの変位センサを使用した。変位センサは、測定基準（本実施形態では、基準位置）に対する対象物体の変位量を検出するものであるが、このとき、対象物体に対して、複数点を計測したり、面状や帯状の範囲を計測して、平均値を求めるものであるとよい。
本実施形態では、積層造形物１２の積層時に、基準位置と造形ステージ１３表面とのＺ軸方向の距離が設定されている。この距離は、造形ステージ１３上の積層造形物１０のＺ軸方向の厚さと、注目対応層１１の厚さに基づいて設定されるものであり、積層造形物１０のＺ軸方向の厚さは、後述のように造形ステージ制御部３０を介してデータ記憶部３７に記憶されている。そして、積層され徐冷器１４を通過して中間転写体５から離型した積層造形物１２の表面のＺ軸方向の変位量を積層後センサ９で測定している。
【００１８】
したがって、積層造形物１０のＺ軸方向の厚さをデータ記憶部３７から取得し、材厚センサ８の測定結果と積層後センサ９の測定結果を用いることで、造形ステージ１３上の積層造形物１２のＺ軸方向の厚さを算出することができる。以下の説明では、造形ステージ１３上の積層造形物のＺ軸方向の厚さを、累積高という。ここで、材厚センサ８は第１測定手段に相当する。また、積層後センサ９、造形ステージ制御部３０及びデータ記憶部３７は、第２測定手段に相当する。また、材厚センサ８により測定された注目対応層１１のＺ軸方向の厚さ（以下、材料厚）の実測値は、第１測定値に相当する。これに対して、積層造形物１０の累積高の算出値（以下、実測値）は、第２測定値に相当する。
また、積層後センサ９の測定結果を用いて、造形材供給ユニット１から供給される粉体の量を制御することもできる。
本実施形態では、帯電電圧５００Ｖ、ヒートロール６のヒータと、ヒータ７の温度は１７０〜２８０℃、転写速度が１５０ｍｍ／ｓ、中間転写体５は無端状のベルト部材で構成され、その周長は１５００ｍｍである。そして、造形物の造形寸法は長さ２００ｍｍ、幅２００ｍｍ、高さ２００ｍｍである。
【００１９】
図１では、積層工程の３つの状態を示しており、状態（１），（２），（３）の順で遷移する。図１において状態（１）は、積層造形物１０が造形ステージ１３上に形成されており、注目対応層１１を積層するために待機している状態を示している。また状態（２）は、注目対応層１１と、造形ステージ１３上の積層造形物１０とが、ヒータ７の加熱により溶融接着している状態を示している。
【００２０】
ヒートロール６は、２個のヒータ６ａとローラ６ｂを有し、帯電性粉体２を通過させるための所定の高さの隙間が設けられている。帯電性粉体２は、この隙間を移動することで圧延されてシート状の粉体である注目対応層１１となる。ヒータ７は、必要に応じて帯電性粉体２を加熱しながら加圧可能に構成されているとよく、例えば、平面状ヒータが好ま
しい。ここで、帯電性粉体２を加圧する手段は、特に限定されるものではなく、ヒータとは別途、設けられていてもよい。例えば、中間転写体５に剛性素材を使用することで帯電性粉体２を加圧可能に構成してもよく、また、剛性素材を中間転写体５とヒータ７の間に固定配置することで、帯電性粉体２を加圧可能に構成してもよい。ヒータ７としては、セラミックヒータやＩＨ（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｈｅａｔｉｎｇ）ヒータ等を例示できる。
【００２１】
図１において状態（３）は、積層後センサ９により、積層造形物１２の表面におけるＺ軸方向の変位量を測定している状態を示している。
ここでは、加熱状態から非加熱状態へ移行したときに発生する材料の伸縮による積層造形物の厚さの変化を求めることができる。
状態（１），（２），（３）の順に行われる積層工程が繰り返されることで、所望の造形物が形成される。
【００２２】
ここで、造形ステージ１３の移動に関して説明する。造形ステージ１３は、中間転写体５の移動に同期して移動可能に構成されている。
中間転写体５の径方向内側の領域のうちの最下部には、中間転写体５を水平方向に移動させる移動手段が設けられ、中間転写体５は、中間転写体表面が鉛直方向下方を向いたときに、水平方向に移動するように構成されている。以下、中間転写体表面が鉛直方向下方を向いた状態で、中間転写体５が水平方向に移動する区間を水平区間５ａという。
状態（１）では、造形ステージ１３は、Ｚ軸方向に関しては、次に示す位置で待機している。その位置は、造形ステージ１３上に形成された積層造形物の表面の位置が、基準位置、すなわち、水平区間５ａに位置する中間転写体５の表面の位置に一致する位置である。
【００２３】
状態（１）から状態（２）へ移行する際、造形ステージ１３は、まず、Ｚ軸方向に関して、材厚センサ８による測定結果を用いて、注目対応層１１の厚さ相当分、下降するように移動制御される。そして、中間転写体５に担持搬送される注目対応層１１が水平区間５ａに到達するタイミングに合わせて、造形ステージ１３が、図１において状態（１）の位置から水平方向右側に移動することで、造形ステージ１３上の積層造形物１０が水平区間５ａに到達する。そして、中間転写体５上の注目対応層１１表面のうち移動方向先端部と、造形ステージ１３上の積層造形物１０表面のうち移動方向先端部とが接触し、中間転写体５と造形ステージ１３が同期して移動する。このとき、造形ステージ１３は、水平区間５ａに沿って移動する。
【００２４】
さらに、中間転写体５と造形ステージ１３が移動するにつれ、注目対応層１１表面のうち先端部よりも移動方向後端側と、積層造形物１０表面のうち先端部よりも移動方向後端側とが、徐々に接触していく。その後、注目対応層１１全域及び積層造形物１０全域がそれぞれ水平区間５ａに到達したときには、注目対応層１１表面と積層造形物１０表面とが全域にわたって接触した状態となる。
この状態で、さらに、中間転写体５と造形ステージ１３が同期して移動し、ヒータ７と造形ステージ１３の間に、中間転写体５と注目対応層１１と積層造形物１０が挟まれた状態となることで、ヒータ７による加熱が行われる（状態（２））。
造形ステージ１３は、水平区間５ａを過ぎても、水平移動を続けることで、水平区間５ａの端部で湾曲する中間転写体５から離れ、造形ステージ１３上の積層造形物１２は、中間転写体５から離型される（状態（３））。
【００２５】
造形ステージ１３の移動に関しては、上記のような、中間転写体５の移動に同期するものに限るものではなく、ヒータ７に対して、接触離間する方向（本実施形態ではＺ軸方向）のみに移動するものであってもよい。この場合には、中間転写体５の移動を一旦止めて、中間転写体上のシート状粉体を、造形ステージ１３上に積層させることになる。スルー
プットの観点からは、本実施形態のような、中間転写体５を停止させることなく、造形ステージ１３を中間転写体５の移動に同期させて移動させる構成の方が好ましい。
なお、立体造形装置においては、造形ステージ１３とヒータ７との間で材料を挟んで、ステージ上に材料を順次積層するものであればよく、造形ステージ１３とヒータ７は、相対位置が変更可能に構成されるものであればよい。すなわち、造形ステージ１３がヒータ７に対して相対的に移動するものであればよい。
【００２６】
図２は、本実施形態の立体造形装置２０の機能ブロック図である。
図２において、２１は造形工程ブロック、２２はステージ移動制御ブロック、２３は制御ブロックを示している。造形工程ブロック２１は、粉体層形成転写部２９、中間転写部２８、積層工程部２７を有する。ステージ移動制御ブロック２２は、造形ステージ制御部３０、材厚センサ８、積層後センサ９、累積誤差算出部３３、Ｚ軸駆動部３４、Ｘ軸駆動部３５、Ｙ軸駆動部３６、及びデータ記憶部３７を有する。制御ブロック２３は、３Ｄデータ生成部２４、造形データ生成部２５、制御部２６を有する。
【００２７】
以下、立体造形装置２０の動作について説明する。
３Ｄデータ生成部２４は、立体造形物の３次元モデルをＣＡＤデータで生成する。
造形データ生成部２５は、ＣＡＤデータから２次元スライスデータを生成する。本実施形態では、スライス幅（厚さ）が２５μｍとなるように２次元スライスデータが生成されるが、スライス幅に関しては、データ生成手段により適宜設定することができる。
粉体層形成転写部２９は、２次元スライスデータに基づく画像を、帯電性粉体２を用いて電子写真プロセスにより感光ドラム３に現像し、粉体画像搬送体４に転写する。
中間転写部２８は、粉体画像搬送体４と中間転写体５とを結合・離間する機構を有する。そして、制御部２６により制御されることで、中間転写体５は、粉体画像搬送体４と結合して同期駆動され、粉体画像搬送体４上の帯電性粉体２が所定の位置に転写される。
【００２８】
積層工程部２７は、ヒートロール６、ヒータ７、造形ステージ１３を有し、ステージ移動制御ブロック２２と連携して動作する。
制御部２６は、中間転写体５に帯電性粉体２が転写されると、ヒートロール６に電源を供給する。これにより、ヒートロール６は、粉体材料に適した溶融温度に調節され、帯電性粉体２は溶融してシート状の注目対応層１１となり積層工程に搬送される。
本実施形態では、帯電性粉体２として平均粒径５０μｍの粉体を使用し、ヒートロール６で溶融されることで、平均２５μｍ程度のシート状の注目対応層１１に加工されるものとする。
【００２９】
ヒートロール６で加熱されシート状になった注目対応層１１のＺ軸方向の厚さを材厚センサ８が測定し、その測定結果が造形ステージ制御部３０を介してデータ記憶部３７に記憶される。
また、造形ステージ１３上に形成された積層造形物１０（１２）の累積高は、積層後センサ９の測定結果を用いて算出され、その算出結果は造形ステージ制御部３０を介してデータ記憶部３７に記憶されている。
【００３０】
本実施形態では、積層後センサ９として変位センサを用いているため、状態（１）では、造形ステージ１３を上述した基準位置に位置させている。
例えば、積層前の注目対応層１１の材料厚が２３μｍであり、注目対応層１１を積層した後の積層造形物１２の累積高の算出結果が、積層前の積層造形物よりも２２μｍ増加していた場合を考える。つまり、積層後に、積層造形物１２の累積高が１μｍだけ収縮した例である。この場合、積層時の造形ステージ１３の位置に対して、収縮分の１μｍだけＺ軸方向上方に造形ステージ１３を移動させることで、積層造形物１２の表面の位置を基準位置に位置させることができる。そして、次に積層される注目対応層が中間転写体５に担
持搬送されてきたときには、その注目対応層の材料厚分、積層造形物の表面が基準位置からＺ軸方向下方の位置に位置するように、造形ステージ１３を移動させればよい。
【００３１】
しかしながら、状態（１）での待機位置は、この基準位置に限るものではなく、次に積層される注目対応層１１の材料厚を考慮した位置であってもよい。上記同様、積層前の注目対応層１１の材料厚が２３μｍであり、注目対応層１１を積層した後の積層造形物１２の累積高が、積層前よりも２２μｍ増加していた場合を考える。
この場合、次に積層される注目対応層の材料厚が２５μｍと期待されることから、積層時の造形ステージ１３の位置に対してＺ軸方向下方に、２５μｍと収縮分の１μｍとの差分である２４μｍの距離だけ造形ステージ１３を移動させればよいことになる。さらに、次に積層される注目対応層が中間転写体５により担持搬送されると、材厚センサ８により注目対応層の材料厚が測定されるので、その測定結果に基づき、造形ステージ１３の待機位置を調整すればよい。例えば、材厚センサ８の測定値が２９μｍであった場合には、材料厚が２５μｍと期待されたときの待機位置に対して、期待された２５μｍとの差分である４μｍの距離だけ、さらにＺ軸方向下方に造形ステージ１３を移動させればよい。
このような待機位置とすることで、待機位置から状態（２）への造形ステージ１３の移動量を最小にすることができる。
【００３２】
ここで、造形ステージ１３の移動制御（位置調整）について説明する。
本実施形態では、注目対応層１１の材料厚の実測値と、積層造形物１０の累積高の実測値とを用いて、注目対応層１１を積層するときの、基準位置に対する造形ステージ１３のＺ軸方向の相対位置が調整される。このとき、注目対応層１１が積層された後の積層造形物の厚さが、目標値に一致するか又は近付くように、注目対応層１１を積層するときの、基準位置に対する造形ステージ１３のＺ軸方向の相対位置が調整される。ここで、目標値は、積層数に対応してそれぞれ設定されている積層造形物のＺ軸方向の厚さの値であり、後述する図５の累積高の理論値に対応する。
本実施形態では、注目対応層１１の材料厚の実測値と、積層造形物１０の累積高の実測値とを用いて、誤差の累積値が、累積誤差算出部３３により算出されることで、造形ステージ１３の移動制御が行われる。
【００３３】
累積誤差算出部３３は、材厚センサ８により注目対応層１１の材料厚の測定が行われると、次に示す誤差の累積値を算出し記憶するように構成されている。
誤差の累積値は、注目対応層１１の材料厚の実測値と設定値（基準設定値、本実施形態では平均材料厚２５μｍ）との差分値、及び、積層造形物１０の累積高の実測値と理論値（積層数×２５μｍ）との差分値を加算したもので、この値は加算値に相当する。
中間転写体５には、造形に使用される注目対応層１１と同時に、Ｘ軸方向とＹ軸方向の位置を決めるために先端及び左右端を示すマーカが転写されており、それらのマーカを検出するためのセンサも材厚センサ８の近傍に配置されている。注目対応層１１を積層造形物１０と接着させるために、造形ステージ制御部３０はマーカの検出結果に基づき、Ｘ軸駆動部３５とＹ軸駆動部３６を制御し、水平方向の位置決めを行う。
【００３４】
状態（２）は、積層工程において、ヒータ７で加熱され溶融した注目対応層１１が、積層造形物１０と接着するように、造形ステージ制御部３０によりＺ軸駆動部３４が制御され造形ステージ１３が所定の位置に移動したところである。
注目対応層１１の溶融接着が行われ、造形ステージ１３上に積層造形物１２が形成されると、造形ステージ１３は状態（３）の位置に移動制御される。
【００３５】
状態（３）では、積層造形物１２の累積高の算出が行われる。
造形ステージ制御部３０は、積層後センサ９により測定された積層造形物１２の表面の変位量を用いて、積層造形物１２の累積高を算出する。そして、本来あるべき計算された
積層造形物の高さ（理論値）との差分を造形誤差としてデータ記憶部３７に格納する。
累積高の算出が完了すると、積層造形物１２の表面が基準位置に位置するように、造形ステージ１３が移動制御される。
また、状態（３）では、ヒータ７の熱源からの熱が遮断され熱の影響がない位置に造形ステージ１３が位置した状態で、積層後センサ９による測定が行われるように構成されているとよい。また、装置の小型化を目的として造形ステージ１３の水平方向のストロークを抑えるために、造形ステージ１３をＺ軸方向に移動させ熱から遠ざけることも考えられる。熱の影響を減少させることにより、積層された材料に発生する伸縮を含めたより精度の高い測定が行うことができる。
【００３６】
図３は、算出された誤差の累積値に応じて造形ステージ１３の移動制御が行われる基本動作を示す図である。
図３（ａ）は、誤差の累積値が０以下の場合に行われる溶融接着の状態を示す図である。図３（ａ）に示すように、造形ステージ１３は、造形ステージ１３上の積層造形物１０ａの表面が中間転写体５に接触する基準位置に対して、注目対応層１１ａの厚み分、下降制御される。そして、注目対応層１１ａが、造形ステージ１３上の積層造形物１０ａと中間転写体５との間に挟まれると、無圧の状態で注目対応層１１ａが積層造形物１０ａに溶融接着される。
【００３７】
図３（ｂ）は、誤差の累積値が０より大きい場合に行われる溶融接着の状態を示す図である。誤差の累積値が０より大きい場合は、注目対応層の積層時の積層造形物の厚さが、注目対応層に対応する目標値を超える場合に相当する。
図３（ｂ）では、造形ステージ１３は、積層後の期待される累積高に合うように、注目対応層１１ｂと、造形ステージ１３上の積層造形物１０ａとの溶融面がオーバーラップする位置に、基準位置から下降制御される。この下降制御される造形ステージ１３の位置は、造形ステージ１３上の積層造形物１０ａの表面と、基準位置（本実施形態では中間転写体５表面）との間の距離が、注目対応層１１ｂの厚さから誤差の累積値を減算した減算値となる位置である。
このようにして、注目対応層１１ａが、造形ステージ１３上の積層造形物１０ａと中間転写体５との間に挟まれると、造形ステージ１３と中間転写体５との間で、注目対応層１１ａと積層造形物１０ａが互いに加圧される状態となり溶融接着される。上述したように、ヒータ７として平面状ヒータを適用することで、加熱しながら加圧することができる。
【００３８】
以下に、造形ステージ１３の移動制御について、具体的な実施例を挙げて説明する。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
（実施例１）
以下に、実施例１について説明する。
図４は、本実施例において、造形ステージ１３の移動制御を示すフローチャートである。以下、本実施例の造形ステージ１３の移動制御について説明する。
【００３９】
まず、帯電性粉体２が、粉体画像搬送体４から中間転写体５に転写されヒートロール６で溶融されシート状の注目対応層に形成されると、材厚センサ８で材料厚が測定される（ステップＳ１００）。材料厚が予め決められた許容値（例えば、２５±１０μｍ）と比較され（ステップＳ１１５）、許容値を満たさない場合（ステップＳ１１５でＮｏ）、当該注目対応層は積層せず回収ブレード１５で回収する（ステップＳ１１３）。そして、許容値を満たすように粒体の量が調整され（ステップＳ１１４）、ステップＳ１００に戻り改めて積層工程が行われる。材料厚が許容値以内の場合には（ステップＳ１１５でＹｅｓ）、材料厚と設定値との誤差を求め（ステップＳ１０１）、誤差が累積される（ステップＳ１０２）。
【００４０】
次に、誤差の累積値の判定（判断）が行われる（ステップＳ１０３）。
誤差の累積値の値が０以下、すなわち、ゼロまたはマイナスの場合（ステップＳ１０３でＮｏ）、造形ステージ１３上の積層造形物表面の位置が、基準位置に対して、注目対応層の厚み分の距離だけＺ軸方向下方に位置するように制御される（ステップＳ１０５）。すなわち、基準位置と積層造形物表面との間の距離が、注目対応層の厚み分の距離となるように、造形ステージ１３の位置が制御される。ここで、造形ステージ１３上に積層造形物が形成されていない場合には、上記した、基準位置と積層造形物表面との間の距離は、基準位置と造形ステージ１３表面との間の距離となる。
誤差の累積値の値が０より大きい、すなわち、プラスの場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、造形ステージ１３は、注目対応層と積層造形物とが加圧条件を満たす寸法でオーバーラップする位置に移動制御される（ステップＳ１０４）。すなわち、注目対応層と積層造形物とが、Ｚ軸方向で誤差の累積値の分だけオーバーラップするように、造形ステージ１３の位置が制御される。
【００４１】
造形ステージ１３の移動制御が完了すると、注目対応層と積層造形物との溶融接着が行われる（ステップＳ１０６）。注目対応層の積層が完了すると、造形ステージ１３は、一旦、ヒータ７の熱源から遠ざけられる。このため、積層造形物は、温度が低下することで膨張或いは収縮する場合があり、このような場合には累積高に変化が生じる。
その変化後の累積高が、積層後センサ９による測定結果を用いて造形ステージ制御部３０により算出される（ステップＳ１０７）。累積高の算出結果に基づき、造形ステージ１３の位置を調整する必要があるため、注目対応層の積層時に対して、積層後センサ９による測定時に、積層造形物が膨張したか、収縮したか、あるいは変化無しかの判定が行われる（ステップＳ１０８）。膨張していた場合は、膨張により増加した高さに等しい距離だけ、造形ステージ１３がＺ軸方向下方に移動制御され、積層造形物表面が基準位置に設定される（ステップＳ１０９）。収縮していた場合は、収縮により減少した高さに等しい距離だけ、造形ステージ１３がＺ軸方向上方に移動制御され、積層造形物表面が基準位置に設定される（ステップＳ１１０）。また、変化がなかった場合は造形ステージ１３の位置は維持される。
その後、累積高の誤差、すなわち造形誤差が算出される（ステップＳ１１１）。全ての積層工程が完了したかどうかの判定を行い（ステップＳ１１２）、未完了の場合は、次の層を積層するために上記工程が繰り返される。完了した場合は、積層工程は終了する。
【００４２】
図５は、造形ステージ１３のＺ軸方向の移動制御を説明するための図であり、本実施例の特徴である誤差の累積値を最小にしながら積層する仕組みを説明するための図である。なお、この表のデータは図２のシステム構成図中の、造形ステージ制御部３０、累積誤差算出部３３、及びデータ記憶部３７の間で処理された結果或いは経過を示しており、以下の説明ではこれらの図を用いたデータ処理の動作については省略する。
【００４３】
図５において、５００は積層される対応層（以下では、シート状粉体）の番号、５０１は材料厚を材厚センサ８で測定した実測値である。また、５０２は予め設定されている材料厚の設定値（本実施例では２５μｍ）である。これは、材料厚が設定値の場合に、積層時に造形ステージ１３がＺ軸方向に移動するときの積層ピッチに相当する。５０３は材料誤差であり、材料厚の実測値５０１と設定値５０２の差分値である。５０４は誤差の累積値である。
【００４４】
また、５０５はシート状粉体の積層前に、当該シート状粉体の厚みに応じて、造形ステージ１３が、造形ステージ１３上の積層造形物表面が基準位置に位置する状態から、Ｚ軸方向下方へ移動するときの移動距離である。また、５０６は累積高の期待値、５０７は累積高の理論値、５０８は積層後センサ９を用いて算出した累積高の実測値、５０９は造形
誤差であり実測値５０８から理論値５０７を減算した差分値である。５１０は積層後に造形ステージ１３がＺ軸方向上方へ移動するときの移動距離であり、累積高の期待値５０６から実測値５０８を減算した差分値である。この積層後のＺ軸方向の移動距離５１０は、造形ステージ１３上の積層造形物の表面の位置を、基準位置に合わせるために、造形ステージ１３を移動させるときの距離である。５１０において、マイナスの数値は、Ｚ軸方向下方へ移動するときの移動距離となる。図５では、材料厚の設定値５０２に対して実測値５０１のばらつきが比較的一様の場合を示す。
【００４５】
以下に、図５を用いて、誤差の累積値を最小にするような位置に造形ステージ１３を移動制御するときのＺ軸方向の移動距離を算出する基本的な例を説明する。
図５の１層目のシート状粉体の材料厚の実測値５０１は２３μｍで、設定値５０２の２５μｍに対して２μｍ薄いため、材料誤差５０３が−２μｍとなり、誤差の累積値５０４は１層目であるため材料誤差５０３の値−２μｍとなる。この場合、造形ステージ１３は、積層前のＺ軸方向の移動距離５０５が、材料厚に等しい２３μｍとなるように移動制御される。ここでは、造形ステージ１３表面が基準位置から２３μｍ離れた位置に位置するように、造形ステージ１３が移動制御され、無圧の状態で造形ステージ１３上に１層目のシート状粉体が溶融接着される。累積高の期待値５０６は２３μｍであり、積層後の伸縮の影響がないことを期待した値である。また、累積高の理論値５０７は、造形対象物の１層の２次元スライスデータに等しい２５μｍである。
【００４６】
その後、積層後センサ９により積層造形物表面のＺ軸方向の変位量が測定され、この測定結果を用いて、積層造形物のＺ軸方向の厚さが造形ステージ制御部３０により算出される。図５では、この算出値、すなわち、累積高の実測値５０８が２２μｍであることを示しており、これは、溶融接着の工程を経て熱の変化により材料が累積高の期待値５０６に対して１μｍ収縮したことを示す。その結果、積層造形物の高さ寸法の理論値５０７と実測値５０８の差分、すなわち、造形誤差５０９としてはその値が−３μｍとなる。
また、累積高の期待値５０６は２３μｍであり、累積高の実測値５０８は２２μｍであり、その差分である、積層後のＺ軸方向の移動距離５１０は１μｍとなる。このため、造形ステージ１３は、１層目のシート状粉体の積層後にＺ軸方向上方に１μｍ移動され、造形ステージ１３上の積層造形物表面が基準位置に設定される。その後、次の層の積層工程に移行する。
【００４７】
図５において、２層目のシート状粉体の材料厚の実測値５０１は２９μｍで、設定値５０２の２５μｍに対して材料誤差５０３が＋４μｍであり、１層目の積層後に発生した造形誤差５０９の−３μｍを加算した誤差の累積値５０４は１μｍとなる。この場合、造形ステージ１３は、Ｚ軸方向に関して、材料厚の実測値２９μｍより誤差の累積値５０４の１μｍだけ基準位置に近い位置、すなわち積層前のＺ軸方向の移動距離５０５が２８μｍとなる位置に移動制御される。これにより、２層目のシート状粉体と造形ステージ１３上の積層造形物が、中間転写体５と造形ステージ１３との間でオーバーラップする。このため、２層目のシート状粉体と造形ステージ１３上の積層造形物は、中間転写体５と造形ステージ１３の間で加圧状態となって溶融接着されることになる。
【００４８】
その後、積層後の累積高の実測値５０８が５１μｍとなった場合、累積高の期待値５０６に対して１μｍ膨張したこととなり、理論値５０７との造形誤差５０９は１μｍとなる。また、累積高の期待値５０６は５０μｍであり、累積高の実測値５０８は５１μｍであり、その差分である、積層後のＺ軸方向の移動距離５１０は−１μｍとなる。このため、造形ステージ１３は、２層目のシート状粉体の積層後にＺ軸方向下方に１μｍ移動され、造形ステージ１３上の積層造形物表面が基準位置に設定される。
【００４９】
図５において、３層目のシート状粉体の材料厚の実測値５０１は２７μｍで、材料誤差
５０３は＋２μｍであり、誤差の累積値５０４は２層目までの造形誤差５０９の１μｍが加算され＋３μｍとなる。この場合、造形ステージ１３は、Ｚ軸方向に関して、材料厚の実測値２７μｍより誤差の累積値５０４の３μｍだけ基準位置に近い位置、すなわち積層前のＺ軸方向の移動距離５０５が２４μｍとなる位置に移動制御される。これにより、３層目のシート状粉体と造形ステージ１３上の積層造形物が、中間転写体５と造形ステージ１３との間でオーバーラップする。このため、３層目のシート状粉体と造形ステージ１３上の積層造形物は、中間転写体５と造形ステージ１３の間で加圧状態となって溶融接着されることになる。
【００５０】
このように各層において、誤差の累積値５０４の値に応じて次のような積層工程が行われる。すなわち、誤差の累積値５０４が０以下の場合は、無圧状態で積層が行われ、誤差の累積値５０４が０より大きい場合は、シート状粉体と積層造形物をオーバーラップ状態とし造形ステージ１３と中間転写体５との間で加圧された状態として積層が行われる。
以降、同様な工程が、最後のシート状粉体が積層されるまで繰返し行われる。
【００５１】
本実施例では図５に示すように、完成した造形物の累積高の実測値５０８は、２５１μｍとなり、造形誤差５０９は１μｍであった。
これに対して、本実施例の制御が行われない状態で単純に材料を実測値通りに積層した場合の累積高さは、２６４μｍとなり、その時に発生する造形誤差の合計は１４μｍにも及んだ。このように、本実施例の制御が行われない場合には、精度の確保が難しいことがわかる。
本実施例によれば、造形誤差５０９を僅か１μｍにすることができるので、より精度の高い造形物を形成することができる。
【００５２】
図６は、図５で説明した造形ステージ１３の移動制御の動作について説明するための図である。
状態（１１）は、１層目のシート状粉体６０の厚み２３μｍに合わせて造形ステージ１３を基準位置６８から２３μｍ下降制御し、シート状粉体６０を造形ステージ１３上に溶融接着するところである。状態（１２）は、１層目のシート状粉体６０を造形ステージ１３上に溶融接着した後、ヒータ７の熱源から遮断された状態で、造形ステージ１３上の積層造形物６１が１μｍ収縮したところである。状態（１３）は、積層造形物６１の表面の高さを基準位置６８に合わせるために、造形ステージ１３が１μｍ上昇制御されたところである。
【００５３】
状態（１４）は、２層目のシート状粉体６２を積層するところである。このとき、誤差の累積値５０４が１μｍで材料厚が２９μｍであるため、造形ステージ１３を２８μｍ下降制御して、シート状粉体６２と積層造形物６１とを１μｍオーバーラップさせて溶融接着する。このオーバーラップ部分を図では符号６３で示している。
状態（１５）は、２層目のシート状粉体６２を造形ステージ１３上に積層した後、ヒータ７の熱源から遮断された状態で、造形ステージ１３上の積層造形物６４が１μｍ膨張したところである。状態（１６）では、積層造形物６４の表面の高さを基準位置６８に合わせるために、造形ステージ１３が１μｍ下降制御される。
【００５４】
状態（１７）は、３層目のシート状粉体６５を積層するところである。このとき、誤差の累積値５０４が３μｍで材料厚が２７μｍであるため、造形ステージ１３を２４μｍ下降制御して、シート状粉体６５と積層造形物６４とを３μｍオーバーラップさせて溶融接着する。このオーバーラップ部分を図では符号６６で示している。
状態（１８）は、３層目のシート状粉体６５を造形ステージ１３上に積層した後、ヒータ７の熱源から遮断された状態で、造形ステージ１３上の積層造形物６７が３μｍ膨張したところである。状態（１９）では、積層造形物６７の表面の高さを基準位置６８に合わ
せるために造形ステージが１μｍ下降制御される。
以降、同様にして積層が繰り返される。
【００５５】
以上説明したように、本実施例によれば、造形物の形成の際に、材料厚のバラツキ、積層工程における加熱による材料の寸法変化の影響を受けにくくすることができ、造形物の寸法精度をより向上させることが可能となる。
【００５６】
（実施例２）
以下に、実施例２について説明する。
本実施例では、実施例１に対して、積層の際の溶融接着時に、材料を加圧することにより生じる水平方向への変形（膨らみ）を考慮して、造形ステージ１３の移動制御を行うものである。
【００５７】
図７は、本実施例において、溶融接着時に材料を加圧することで水平方向に膨らみが生じた状態を示す図であり、造形ステージ１３上に形成された１層目の材料１０１に対して、２層目の材料１００が積層される場合について示している。
２層目の材料１００が１層目の材料１０１に溶融接着される時に、材料１００と材料１０１が、造形ステージ１３と中間転写体５の間で挟まれ加圧された場合、材料１００と材料１０１は、無加圧状態に対して水平方向に膨らんだ状態となる。このような水平方向の膨らみが生じることで、水平方向に関しても、造形誤差が発生することとなる。図７では、材料１００と材料１０１の水平方向の端部の位置を、無加圧状態では符号１０３で示し、膨らんだ状態では符号１０４で示し、このときの水平方向に関する造形誤差（以下、圧延誤差）を符号１０２で示している。
【００５８】
これに対して本実施例では、積層造形物の圧延誤差が、許容範囲に収まるように、加圧量を制御することとした。ここで、加圧量と水平方向への膨らみとの関係は材料毎に異なるため、材料毎にデータを採取し、両者の関係を定量的に定める必要がある。
本実施例では、加圧量として、溶融接着時の材料１００と材料１０１の間のオーバーラップ量を用い、このオーバーラップ量が閾値（制限値、本実施例では５μｍ）以下であれば、圧延誤差が許容範囲に保たれるものとした。
【００５９】
図８は、図５同様、造形ステージ１３のＺ軸方向の移動制御を説明するための図である。図８において符号８００〜８１０が示す各項目はそれぞれ、図５の符号５０１〜５１０が示す各項目と同様である。
図８では、実測値８０１が設定値８０２よりも厚い材料を６層目まで積層し、７層目以降に薄い材料を積層する例を示す。本実施例では、誤差の累積値８０４が５μｍを超える場合に、圧延誤差を考慮し、造形ステージ１３の移動位置が過加圧状態にならないように制御している。
【００６０】
図８に示すように、１層目のシート状粉体の材料厚の実測値８０１は３１μｍで、設定値８０２の２５μｍに対して６μｍ厚いため、材料誤差８０３が６μｍとなり、誤差の累積値８０４は１層目であるため材料誤差８０３の値６μｍに等しくなる。
この場合、造形ステージ１３が、Ｚ軸方向に関して、材料厚の実測値８０１の３１μｍより６μｍ基準位置に近い位置、すなわち２５μｍの距離だけ基準位置から離れた位置に移動制御されれば、設定値２５μｍと等しくなる材料厚が確保できる。しかし、本実施例では、圧延誤差を考慮して、積層されるシート状粉体と積層造形物とのオーバーラップ量が最大５μｍとなるように、造形ステージ１３の移動が制限されることになる。
【００６１】
従って、造形ステージ１３は、積層前のＺ軸方向の移動距離８０５が２６μｍとなる位置に移動制御される。これにより、シート状粉体と積層造形物が５μｍオーバーラップし
た状態で、造形ステージ１３と中間転写体５との間で加圧された状態となり、１層目のシート状粉体が造形ステージ１３に溶融接着される。
このとき、積層後の伸縮の影響がないことを期待した値である累積高の期待値８０６は２６μｍである。また、累積高の理論値８０７は、造形対象物の１層の２次元スライスデータに等しい２５μｍである。
【００６２】
その後、積層後センサ９により積層造形物表面のＺ軸方向の変位量が測定され、この測定結果を用いて、積層造形物のＺ軸方向の厚さが造形ステージ制御部３０により算出される。図８では、この算出値、すなわち、累積高の実測値８０８が２７μｍであることを示しており、これは、溶融接着の工程を経て熱の変化により材料が累積高の期待値８０６に対して１μｍ膨張したことを示す。その結果、積層造形物の高さ寸法の理論値８０７と実測値８０８の差分、すなわち、造形誤差８０９としてはその値が２μｍとなる。
図５の場合同様、積層後に積層造形物の高さが変化した場合は、造形ステージ１３の基準位置の調整が行われる。ここでは、積層後に１μｍ膨張したため、造形ステージ１３は、積層後、Ｚ軸方向下方に１μｍ移動制御され、次の層の積層工程に移行する。
【００６３】
図８において、２層目のシート状粉体の材料厚の実測値８０１は３０μｍで、設定値８０２の２５μｍに対して材料誤差８０３が＋５μｍであり、１層目の積層後に発生した造形誤差８０９の２μｍを加算した誤差の累積値８０４は７μｍとなる。この場合、誤差の累積値８０４が５μｍを超えるため、造形ステージ１３は、積層前のＺ軸方向の移動距離８０５が、材料厚の実測値３０μｍより、圧延誤差を考慮した閾値である５μｍを減算した２５μｍとなるように移動制御される。
このとき、２層目のシート状粉体と造形ステージ１３上の積層造形物が、中間転写体５と造形ステージ１３との間で５μｍオーバーラップする。このため、２層目のシート状粉体と積層造形物は、造形ステージ１３と中間転写体５との間で加圧状態で溶融接着されることになる。その後、累積高の実測値８０８が５３μｍとなった場合、溶融接着の工程を経て熱の変化により材料が累積高の期待値８０６に対して１μｍ膨張したこととなり、累積高の理論値８０７との造形誤差８０９は３μｍとなる。１層目と同様に、造形ステージ１３の基準位置を調整するために、造形ステージ１３はＺ軸方向下方に１μｍ移動制御され、次の層の積層工程に移行する。
【００６４】
図８において、３層目のシート状粉体の材料厚の実測値８０１は３２μｍで、材料誤差８０３は＋７μｍであり、誤差の累積値８０４は２層目までの造形誤差８０９の３μｍより＋１０μｍとなる。この場合においても、材料誤差８０３が５μｍを超えるため、造形ステージ１３は、積層前のＺ軸方向の移動距離８０５が、材料厚の実測値８０１の３２μｍより、圧延誤差を考慮した閾値である５μｍを減算した２７μｍとなるように移動制御される。このとき、３層目のシート状粉体と造形ステージ１３上の積層造形物が、中間転写体５と造形ステージ１３との間で５μｍオーバーラップする。このため、３層目のシート状粉体と積層造形物は、造形ステージ１３と中間転写体５との間で加圧状態で溶融接着される。
以降同様に６層目までは、誤差の累積値８０４が５μｍを超えるため、シート状粉体と造形ステージ１３上の積層造形物が、中間転写体５と造形ステージ１３との間で５μｍオーバーラップさせて加圧する工程が繰り返される。
【００６５】
図８において、７層目のシート状粉体の材料厚の実測値８０１は１０μｍで、材料誤差８０３は−１５μｍであり、６層目の造形誤差８０９より誤差の累積値８０４は−５μｍとなる。誤差の累積値８０４が０以下の場合、造形ステージ１３は、積層前のＺ軸方向の移動距離８０５が、材料厚に等しい値となるように移動制御される。このため、造形ステージ１３上の積層造形物表面が基準位置から１０μｍ離れた位置に位置するように、造形ステージ１３が移動制御される。
このことにより、７層目のシート状粉体は、無圧の状態で造形ステージ１３上の積層造形物の表面に溶融接着される。その後、積層後センサ９の測定結果を用いて算出した累積高の実測値８０８が１７１μｍとなった場合、溶融接着の工程を経て熱の変化により材料が累積高の期待値８０６に対して１μｍ膨張したこととなる。その結果、形成された積層造形物の高さ寸法の理論値８０７と実測値８０８の差分、すなわち、造形誤差８０９としてはその値が−４μｍとなる。
【００６６】
このように各層において、誤差の累積値８０４の値に応じて次のような積層工程が行われる。すなわち、誤差の累積値８０４が０以下の場合は、無圧状態で積層が行われ、誤差の累積値８０４が０より大きい場合は、シート状粉体と積層造形物をオーバーラップ状態とし造形ステージ１３と中間転写体５との間で加圧された状態として積層が行われる。
以降同様な工程が、最後のシート状粉体が積層されるまで繰返し行われる。
【００６７】
本実施例では図８に示すように、完成した造形物の累積高の実測値８０８は、２５１μｍとなり、造形誤差８０９は１μｍであった。
これに対して、本実施例の制御が行われない状態で単純に材料を実測値通りに積層した場合の累積高さは、２７１μｍとなり、その時に発生する造形誤差の合計は２１μｍにも及んだ。このように、本実施例の制御が行われない場合には、精度の確保が難しいことがわかる。
これに対して本実施例によれば、造形誤差８０９を僅か１μｍにすることができるので、より精度の高い造形物を形成することができる。
【００６８】
図９は、図８で説明した造形ステージ１３の移動制御の動作について説明するための図である。
状態（２１）は、１層目のシート状粉体９０の厚み３１μｍに対して５μｍオーバーラップさせるように造形ステージ１３を基準位置９９から２６μｍ下降制御し、シート状粉体９０を造形ステージ１３上に溶融接着するところである。このオーバーラップ部分を図では符号９１で示している。状態（２２）は、１層目のシート状粉体９０を造形ステージ１３上に溶融接着した後、ヒータ７の熱源から遮断された状態で、造形ステージ１３上の積層造形物９２が１μｍ膨張したところである。状態（２３）では、積層造形物９２の表面の高さを基準位置９９に合わせるために、造形ステージ１３が１μｍ下降制御されたところである。
【００６９】
状態（２４）は、２層目のシート状粉体９３を積層するところである。このとき、誤差の累積値８０４が７μｍで材料厚が３０μｍであるため、造形ステージ１３を２５μｍ下降制御して、シート状粉体９３と積層造形物９２とを５μｍオーバーラップさせて溶融接着する。このオーバーラップ部分を図では符号９４で示している。状態（２５）は、２層目のシート状粉体９３を造形ステージ１３上に積層した後、ヒータ７の熱源から遮断された状態で、造形ステージ１３上の積層造形物９５が１μｍ膨張したところである。状態（２６）では、積層造形物９５の表面の高さを基準位置９９に合わせるために、造形ステージ１３が１μｍ下降制御される。
【００７０】
状態（２７）は、３層目のシート状粉体９６を積層するところである。このとき、誤差の累積値８０４が１０μｍで材料厚が３２μｍであるため、造形ステージ１３を２７μｍ下降制御して、シート状粉体９６と積層造形物９５とを５μｍオーバーラップさせて溶融接着する。このオーバーラップ部分を図では符号９７で示している。状態（２８）は、３層目のシート状粉体９６を造形ステージ１３上に積層した後、ヒータ７の熱源から遮断された状態で、造形ステージ１３上の積層造形物９８が１μｍ膨張したところである。状態（２９）では、積層造形物９８の表面の高さを基準位置９９に合わせるために造形ステージが１μｍ下降制御される。
以降、同様な動作が繰り返されることで、造形物の積層方向の誤差が最小となるように積層動作を行うことができる。
【００７１】
以上説明したように、本実施例によれば、水平方向への変形をも考慮して、造形ステージ１３の移動制御を行うことができるので、造形物の寸法精度を、実施例１よりも向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００７２】
５…中間転写体、７…ヒータ、８…材厚センサ、９…積層後センサ、１０…１層分の積層造形物、１１…シート状粉体、１３…造形ステージ、２０…立体造形装置、３０…造形ステージ制御部、３４…Ｚ軸駆動部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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