(57)【要約】【課題】生産性および実用性に優れた造形装置を提供する。【解決手段】造形材料を積層することによって立体物を作製する造形装置が、１層分の造形材料であるレイヤーを第１の中間担持体上に形成するレイヤー形成ユニットと、前記レイヤーを受け取り、該レイヤーを積層位置まで担持搬送する第２の中間担持体、及び、前記第２の中間担持体によって搬送された前記レイヤーを作製中の立体物の上に積層する積層手段を有する積層ユニットと、前記第１の中間担持体と前記第２の中間担持体との接触／離間を切替可能な分断機構と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形材料を積層することによって立体物を作製する、造形装置において、
１層分の造形材料であるレイヤーを第１の中間担持体上に形成するレイヤー形成ユニットと、
前記レイヤー形成ユニットで形成された前記レイヤーを受け取り、該レイヤーを積層位置まで搬送する第２の中間担持体、及び、前記第２の中間担持体によって搬送された前記レイヤーを作製中の立体物の上に積層する積層手段を有する積層ユニットと、
を少なくとも備え、
前記レイヤーを前記第１の中間担持体から前記第２の中間担持体まで搬送する経路を途中で空間的に分断する分断機構を備える
ことを特徴とする造形装置。
【請求項２】
前記分断機構が、前記第１の中間担持体と前記第２の中間担持体とが接触した接触状態と、前記第１の中間担持体と前記第２の中間担持体とが離間した離間状態とに切替可能な機構である
ことを特徴とする請求項１に記載の造形装置。
【請求項３】
前記レイヤー形成ユニットが、前記第１の中間担持体から前記第２の中間担持体への前記レイヤーの受け渡しを行う第３の中間担持体を備えており、
前記分断機構が、前記第３の中間担持体と前記第２の中間担持体とが接触した接触状態と、前記第３の中間担持体と前記第２の中間担持体とが離間した離間状態とに切替可能な機構である
ことを特徴とする請求項１に記載の造形装置。
【請求項４】
前記積層ユニットが、前記第１の中間担持体から前記第２の中間担持体への前記レイヤーの受け渡しを行う第３の中間担持体を備えており、
前記分断機構が、前記第３の中間担持体と前記第１の中間担持体とが接触した接触状態と、前記第３の中間担持体と前記第１の中間担持体とが離間した離間状態とに切替可能な機構である
ことを特徴とする請求項１に記載の造形装置。
【請求項５】
前記分断機構は、前記レイヤー形成ユニットと前記積層ユニットのうちの少なくとも一方を移動させる機構である
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】
前記第１の中間担持体は、複数のローラによって支持されるベルトであり、
前記分断機構は、前記複数のローラのうちの少なくともいずれかのローラを移動させる機構である
ことを特徴とする請求項１、２、４のいずれか１項に記載の造形装置。
【請求項７】
前記第２の中間担持体は、複数のローラによって支持されるベルトであり、
前記分断機構は、前記複数のローラのうちの少なくともいずれかのローラを移動させる機構である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の造形装置。
【請求項８】
前記レイヤー形成ユニットと前記積層ユニットとの間に、
前記第１の中間担持体と前記第２の中間担持体の両方に対して、接触する状態および離間する状態を取り、前記レイヤーを前記第１の中間担持体から前記第２の中間担持体へと搬送する第３の中間担持体を有する中間ユニットを備えており、
前記分断機構が、前記中間ユニットである
ことを特徴とする請求項１に記載の造形装置。
【請求項９】
前記中間ユニットは、複数の前記第３の中間担持体を備えており、複数の前記第３の中間担持体のうちの１つが前記第１の中間担持体と接触し、且つ前記第２の中間担持体と離間する状態にあるときに、他の少なくとも１つが前記第１の中間担持体と離間し、且つ前記第２の中間担持体と接触する状態となるように構成されている
ことを特徴とする請求項８に記載の造形装置。
【請求項１０】
前記中間ユニットは、ｎ個（ｎは２以上の整数）の第３の中間担持体と、前記ｎ個の第３の中間担持体を支持する回転支持体とを有し、
前記回転支持体は、前記ｎ個の第３の担持体のそれぞれを、前記回転支持体の回転軸に対してｎ回対称な位置に支持しており、
前記回転支持体を１／ｎ回転させることで、前記ｎ個の第３の担持体の接触状態を切り替える
ことを特徴とする請求項９に記載の造形装置。
【請求項１１】
前記レイヤー形成ユニットは、電子写真プロセスによって前記レイヤーを形成する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の造形装置。
【請求項１２】
前記第２の中間担持体上の造形材料を除去するクリーニング装置を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の造形装置。
【請求項１３】
前記クリーニング装置を前記第２の中間担持体から離間させる機構を有する
ことを特徴とする請求項１２に記載の造形装置。
【請求項１４】
前記第３の中間担持体上の造形材料を除去するクリーニング装置を有する
ことを特徴とする請求項３、８、９、１０のいずれか一項に記載の造形装置。
【請求項１５】
前記クリーニング装置を前記第３の中間担持体から離間させる機構を有する
ことを特徴とする請求項１４に記載の造形装置。
【請求項１６】
前記クリーニング装置が前記積層位置よりも下流側に配置されており、
前記積層位置と前記クリーニング装置との間に、前記第２の中間担持体上の造形材料の温度を調整するための温度調整手段を有する
ことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の造形装置。
【請求項１７】
前記温度調整手段は、
造形材料の温度を軟化温度よりも低くする冷却手段と、
造形材料の温度を軟化温度よりも高くする加熱手段と、
のうち少なくとも一方を有する
ことを特徴とする請求項１６に記載の造形装置。
【請求項１８】
前記第１の中間担持体に担持された前記レイヤーの異常を検知する検知手段をさらに有し、
前記検知手段によって前記第１の中間担持体に担持された前記レイヤーの異常が検知された場合に、前記分断機構によって前記離間状態に切り替えられる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の造形装置。
【請求項１９】
前記離間状態の期間に、前記積層ユニットによるレイヤーの積層プロセスと、前記レイ
ヤー形成ユニットによる他のレイヤーの形成プロセスとが、並列に実行される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の造形装置。
【請求項２０】
前記離間状態の期間に、前記第１の中間担持体と前記第２の中間担持体が異なる速度で動作する
ことを特徴する請求項１乃至請求項１９のいずれか一項に記載の造形装置。
【請求項２１】
造形材料を積層することによって立体物を作製する、立体物の作製方法であって、
第１の中間担持体上に、１層分の造形材料であるレイヤーを担持させる工程と、
前記第１の中間担持体から第２の中間担持体へと前記レイヤーを受け渡す工程と、
前記第１の中間担持体と前記第２の中間担持体を離間する工程と、
前記第２の中間担持体により前記レイヤーを積層位置まで搬送する工程と、
前記第２の中間担持体によって搬送された前記レイヤーを作製中の立体物の上に積層する工程と、を含む
ことを特徴とする立体物の作製方法。
【請求項２２】
造形材料を積層することによって立体物を作製する、立体物の作製方法であって、
第１の中間担持体上に、１層分の造形材料であるレイヤーを担持させる工程と、
前記第１の中間担持体から第３の中間担持体へと前記レイヤーを受け渡す工程と、
前記第３の中間担持体を前記第１の中間担持体から離間して、第２の中間担持体に接触させ、前記第３の中間担持体から前記第２の中間担持体へと前記レイヤーを受け渡す工程と、
前記第２の中間担持体により前記レイヤーを積層位置まで搬送する工程と、
前記第２の中間担持体によって搬送された前記レイヤーを作製中の立体物の上に積層する工程と、を含む
ことを特徴とする立体物の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造形装置及び立体物の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アディティブマニファクチャリング（ＡＭ）技術と呼ばれる立体造形技術が注目を集めている。ＡＭ技術は、立体物の３次元形状データをスライスして複数のスライス形状データを生成し、その各スライス形状データを基に造形材料により各レイヤーを形成し、造形材料のレイヤーを順次積層し固着することで、立体物を造形する技術である。主な造形方式として、液槽光重合方式、材料噴射方式、材料押出し方式などが存在している。
【０００３】
ＡＭ技術は、金型が不要であるという簡便性と、複雑形状を造形することができるという利便性を有している。そのため、部品の動作や形状の良否を調べるための試作品（プロトタイプ）や、単品や小ロット品の作製に好ましく用いられる。また、金型では作れない複雑形状部品の作製や手間がかかるデザイン性の高い形状の作製が可能であることから、従来の加工法では作製が困難な部品や立体物の作製、意匠性の高い服飾などの製作にも用いられたりしている。
【０００４】
ＡＭ技術に関する先行技術としては、特許文献１、２のものが知られている。特許文献１には、電子写真方式によって造形材料のレイヤーを形成し、造形材料のレイヤーを順次積層して固着することで、立体物を作製する装置が記載されている。しかしながら、従来の装置は、一つの立体物の作製に費やされる造形時間が長いことから、生産性や実用性の観点でその改善が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５０８８０４７号明細書
【特許文献２】国際公開第９５／２６８７１号
【特許文献３】国際公開第２０１４／０９２２０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、生産性および実用性に優れた造形装置を提供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、造形材料を積層することによって立体物を作製する、造形装置において、１層分の造形材料であるレイヤーを第１の中間担持体上に形成するレイヤー形成ユニットと、前記レイヤー形成ユニットで形成された前記レイヤーを受け取り、該レイヤーを積層位置まで搬送する第２の中間担持体、及び、前記第２の中間担持体によって搬送された前記レイヤーを作製中の立体物の上に積層する積層手段を有する積層ユニットと、を少なくとも備え、前記レイヤーを前記第１の中間担持体から前記第２の中間担持体まで搬送する経路を途中で空間的に分断する分断機構を備える造形装置を提供する。
【０００８】
本発明の第二態様は、造形材料を積層することによって立体物を作製する、立体物の作製方法であって、第１の中間担持体上に、１層分の造形材料であるレイヤーを担持させる工程と、前記第１の中間担持体から第２の中間担持体へと前記レイヤーを受け渡す工程と、前記第１の中間担持体と前記第２の中間担持体を離間する工程と、前記第２の中間担持体により前記レイヤーを積層位置まで搬送する工程と、前記第２の中間担持体によって搬
送された前記レイヤーを作製中の立体物の上に積層する工程と、を含む立体物の作製方法を提供する。
【０００９】
本発明の第三態様は、造形材料を積層することによって立体物を作製する、立体物の作製方法であって、第１の中間担持体上に、１層分の造形材料であるレイヤーを担持させる工程と、前記第１の中間担持体から第３の中間担持体へと前記レイヤーを受け渡す工程と、前記第３の中間担持体を前記第１の中間担持体から離間して、第２の中間担持体に接触させ、前記第３の中間担持体から前記第２の中間担持体へと前記レイヤーを受け渡す工程と、前記第２の中間担持体により前記レイヤーを積層位置まで搬送する工程と、前記第２の中間担持体によって搬送された前記レイヤーを作製中の立体物の上に積層する工程と、を含む立体物の作製方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、生産性および実用性に優れた造形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は第１実施形態の造形装置の全体構成を模式的に示す。
【図２】図２Ａは粒子像形成部を示し、図２Ｂは現像装置を示す。
【図３】図３は第１実施形態の造形装置のフローチャートを示す。
【図４】図４は第２実施形態の造形装置の全体構成を模式的に示す。
【図５】図５は第３実施形態の造形装置の全体構成を模式的に示す。
【図６】図６は第４実施形態の造形装置の全体構成を模式的に示す。
【図７】図７は第５実施形態の造形装置の全体構成を模式的に示す。
【図８】図８は第５実施形態の造形装置のフローチャートを示す。
【図９】図９Ａ、図９Ｂは第６実施形態の造形装置の動作タイミングを示す。
【図１０】図１０は第７実施形態の造形装置の全体構成を模式的に示す。
【図１１】図１１Ａ、図１１Ｂは第８実施形態の造形装置の動作タイミングを示す。
【図１２】図１２は第９実施形態の造形装置の動作タイミングを示す。
【図１３】図１３は第１０実施形態の造形装置の全体構成を模式的に示す。
【図１４】図１４は第１０実施形態の造形装置の動作シーケンスを示す。
【図１５】図１５は第１０実施形態の造形装置の粒子レイヤー形成プロセスを示す。
【図１６】図１６は第１０実施形態の造形装置の積層プロセスを示す。
【図１７】図１７Ａは第１０実施形態の造形装置の動作タイミングを示し、図１７Ｂは比較例の造形装置の動作タイミングを示す。
【図１８】図１８は第１１実施形態の造形装置の全体構成を模式的に示す。
【図１９】図１９は第１２実施形態の造形装置の全体構成を模式的に示す。
【図２０】図２０は第１３実施形態の造形装置の全体構成を模式的に示す。
【図２１】図２１は第１４実施形態の造形装置の全体構成を模式的に示す。
【図２２】図２２は第１４実施形態の造形装置の動作シーケンスを示す。
【図２３】図２３は第１４実施形態の造形装置の変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
＜第１実施形態＞
［造形装置の全体構成］
図１を参照して、本発明の第１実施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、第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である。
【００１４】
本実施形態の造形装置は、粒子材料を２次元に配置した粒子レイヤーもしくはそれを不図示の加熱手段により溶融した薄膜を積層することによって立体物を作製する方式の造形システムである。
【００１５】
図１に示すように、造形装置は、概略、制御ユニットＵ１、レイヤー形成ユニット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、造形目的の立体物（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（断面データ）を生成する処理、造形装置の各部の制御などを担うユニットである。レイヤー形成ユニットＵ２は、粒子材料からなる粒子レイヤーを形成するユニットである。そして、積層ユニットＵ３は、レイヤー形成ユニットＵ２で形成された複数層の粒子レイヤーを順に積層し固着することによって、立体物を形成するユニットである。
【００１６】
これらのユニットＵ１〜Ｕ３は、複数の筐体に分けて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を複数の筐体に分ける構成は、造形装置の用途、要求性能、使用したい材料、設置スペース、故障などに応じて、ユニットの組み合わせや交換など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という利点がある。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のユニット構成はあくまでも一例であり、他の構成を採用しても構わない。
【００１７】
［制御ユニット］
制御ユニットＵ１の構成を説明する。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、レイヤー形成ユニット制御部Ｕ１２、積層ユニット制御部Ｕ１３などを有する。
【００１８】
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、３次元ＣＡＤ、３次元モデラー、３次元スキャナなどで作成・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（Stereo Lithography）ファイル形式を好ましく用いることができる。
【００１９】
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レイヤー形成ユニットＵ２で像形成に用いる画像データ（スライスデータと呼ぶ）を生成する機能を有する。例えば、３次元形状データで表現された造形対象物に対し、造形に必要なサポート部分を付加した後、その断面形状を計算することにより、スライスデータを生成することができる。
【００２０】
詳しくは後述するが、本実施形態のレイヤー形成ユニットＵ２は複数種類の材料を用いたレイヤーの形成が可能である。そのため、スライスデータとしてはそれぞれの材料の像に対応するデータが生成される。このとき、異なる材料の像同士がなるべく重なりを持たないように、各々のスライスデータにおける像の位置及び形状を調整することが好ましい。像同士が重なり尚且つその部分の粒子量が多い場合には、粒子レイヤーの厚みに大きなばらつきが生じ、立体物の寸法精度の低下を招くからである。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（各プレーンが材料の種類に対応する）を用いることができる。以下、造形目的とする立体物を構成する材料を「構造材料」、サポート部分を構成する材料を「サポート材料」とよび、構造材料とサポート材料をまとめて「造形材料」とよぶ。
【００２１】
レイヤー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、レイヤー形成ユニットＵ２におけるレイヤー形成プロセスを制御する機能を有する。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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
［レイヤー形成ユニット］
次に、レイヤー形成ユニットＵ２の構成を説明する。レイヤー形成ユニットＵ２は、例えば、電子写真プロセスを利用して粒子材料からなる粒子レイヤーを形成するユニットである。電子写真プロセスとは、感光体を帯電し、露光によって潜像を形成し、現像剤粒子を付着させて現像剤像を形成するという一連のプロセスによって、所望の像を形成する手法である。電子写真プロセスの原理は複写機等の２Ｄプリンタで用いられているものと共通するが、造形装置ではトナー材料とは異なる特性をもつ粒子材料を現像剤として用いるため、２Ｄプリンタにおけるプロセス制御や部材構造をそのまま利用できない場合も多い。図１では電子写真プロセスを利用する場合を示しているが、特許文献３（国際公開第２０１４／０９２２０５号）に記載されているように、インクジェット方式を利用することもできる。
【００２５】
図１に示すように、レイヤー形成ユニットＵ２は、第１の粒子像形成部１０ａ、第２の粒子像形成部１０ｂ、第１の中間担持体（第１の搬送ベルト）１１、ベルトクリーニング装置１２、画像検知センサー１３を備えている。第１の粒子像形成部１０ａは、第１の粒子材料Ｍａを用いて粒子像を形成するための粒子像形成手段であり、像担持体１００ａ、帯電装置１０１ａ、露光装置１０２ａ、現像装置１０３ａ、転写装置１０４ａ、クリーニング装置１０５ａを有する。また、第２の粒子像形成部１０ｂは、第２の粒子材料Ｍｂを用いて粒子像を形成するための粒子像形成手段であり、像担持体１００ｂ、帯電装置１０１ｂ、露光装置１０２ｂ、現像装置１０３ｂ、転写装置１０４ｂ、クリーニング装置１０５ｂを有する。
【００２６】
本実施形態では、第１の粒子材料Ｍａとして、熱可塑性の樹脂などからなる構造材料を用い、第２の粒子材料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。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）などを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)などを用いることができる。各材料の粒子の体積平均径は５μｍ〜５０μｍが好ましく、造形
精度および造形速度を考慮すると、１５〜２５μｍのものがより好ましい。また、本発明における体積平均径は、公知のレーザー回折・散乱法（マイクロトラック法）による測定で得られる値を用いている。
【００２７】
これらの粒子像形成部１０ａ、１０ｂは第１の中間担持体１１の表面に沿って配置されている。なお、図１では、構造材料の粒子像形成部１０ａを搬送方向上流側に配置したが、粒子像形成部の配置順は任意である。また、粒子像形成部の数は２つより多くてもよく、用いる造形材料の種類に応じて適宜増やすことができる。例えば、第１の中間担持体１１の回転方向に沿って４つの粒子像形成部を配置した場合、４種類の構造材料で像形成を行う構成や、３種類の構造材料と１種類のサポート材料で像形成を行う構成などを採ることができる。材質、色、固さ、物性などの異なる複数種類の材料を組み合わせることで、作製する立体物のバリエーションが豊富になる。このような拡張性に優れる点も、電子写真プロセスを利用した造形装置の利点の一つといえる。
【００２８】
以下、レイヤー形成ユニットＵ２の各部の構成について詳しく説明する。ただし、粒子像形成部１０ａ〜１０ｂに共通する説明の中では、構成部材の参照符号の添え字ａ〜ｂを省略し、粒子像形成部１０、像担持体１００などと記載する。
【００２９】
（像担持体）
図２Ａは、粒子像形成部１０の構成を示す図であり、図２Ｂは、現像装置１０３の詳細構成を示す図である。
【００３０】
像担持体１００は、静電潜像を担持するための部材である。ここでは、アルミニウムなどの金属製シリンダー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、像形成時には不図示のモーターによって図中の時計回りに一定速度で回転する。
【００３１】
（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。本実施形態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。
【００３２】
（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の表面上に静電潜像を形成する露光手段である。露光装置１０２は、例えば、半導体レーザー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からなる走査機構と、結像レンズなどの光学部材とを有して構成される。
【００３３】
（現像装置）
現像装置１０３は、現像剤（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、静電潜像を可視化する現像手段である（本明細書では、現像剤によって可視化された像を粒子像と称す。）。図２Ｂに現像装置１０３の詳細構成を示す。現像装置１０３は、現像剤を収容する容器１０３０と、容器１０３０の内部に設けられる供給ローラ１０３１と、現像剤を担持し像担持体１００へ供給する現像ローラ１０３２と、現像剤の厚みを規制する規制部材１０３３とを有する。供給ローラ１０３１及び現像ローラ１０３２は容器１０３０に回転自在に支持されており、像形成時には不図示のモーターによって図中の反時計回りに一定速度で回転する。供給ローラ１０３１によって撹拌し帯電された現像剤粒子が現像ローラ１０３２に供給され、規制部材１０３３によって略
１粒子分の厚みとなるように層厚が規制された後、現像ローラ１０３２と像担持体１００の対向部において静電潜像の現像が行われる。現像方式としては、露光により電荷を除去した部分に現像剤を付着させる反転現像方式と、露光されなかった部分に現像剤を付着させる正規現像方式とがあるが、いずれの方式を用いてもよい。
【００３４】
現像装置１０３は、いわゆる現像カートリッジの構造をとり、レイヤー形成ユニットＵ２に対し着脱自在に設けられているとよい。カートリッジの交換により現像剤（構造材料、サポート材料）の補充・変更が容易にできるからである。あるいは、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。
【００３５】
（転写装置）
転写装置１０４は、像担持体１００上の粒子像を第１の中間担持体１１の表面上へと転写させる転写手段である。転写装置１０４は、第１の中間担持体１１を挟んで像担持体１００の反対側に配置されており、像担持体１００上の粒子像と逆極性の電圧を印加することで、静電的に粒子像を第１の中間担持体１１側へと転写させる。像担持体１００から第１の中間担持体１１への転写を１次転写とも称す。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。
【００３６】
（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上に残った現像剤粒子を回収し、像担持体１００の表面を清浄する手段である。本実施形態では、像担持体１００に対しカウンター方向に当接させたクリーニングブレードによって現像剤粒子を掻き落とすブレード方式のクリーニング装置１０５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。
【００３７】
（第１の中間担持体）
第１の中間担持体１１は、各粒子像形成部１０で形成された粒子像が転写される第１の搬送手段である。以下、第１の中間担持体１１を「第１の搬送ベルト１１」とも表記するが、第１の中間担持体１１の取り得る形態は、図１に示したベルトに限定されるものではない。上流側の粒子像形成部１０ａから構造材料の粒子像が転写された後、それと位置を合せて、下流側の粒子像形成部１０ｂからサポート材料の粒子像が転写されることで、第１の搬送ベルト１１の表面上に１枚の粒子レイヤーが形成される。
【００３８】
第１の搬送ベルト１１は、樹脂、ポリイミドなどの材料からなる無端ベルトであり、図１に示すように、複数のローラ１１０、１１１に張架されている。なお、ローラ１１０、１１１の他にテンションローラを設け、第１の搬送ベルト１１のテンションを調整できるようにしてもよい。ローラ１１０、１１１のうち少なくとも一方は駆動ローラであり、像形成時には不図示のモーターの駆動力によって第１の搬送ベルト１１を図中反時計回りに回転させる。また、ローラ１１０は、積層ユニットＵ３の２次転写ローラ３１との間で２次転写部を形成するローラである。
【００３９】
（ベルトクリーニング装置）
ベルトクリーニング装置１２は、第１の搬送ベルト１１の表面に付着した材料をクリーニングする手段である。本実施形態では、第１の搬送ベルト１１に対しカウンター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。
【００４０】
（画像検知センサー）
画像検知センサー１３は、第１の搬送ベルト１１の表面に担持された粒子レイヤーを読み取る検知手段である。具体的には、第１の搬送ベルト１１の搬送方向と交差する向きにラインセンサを配置し、第１の搬送ベルト１１によって搬送される粒子レイヤーの全体像を取得する。画像検知センサー１３の検知結果は、粒子レイヤーの位置合わせ、後段の積層ユニットＵ３とのタイミング制御、粒子レイヤーの異常検知（所望の像でない、像が無い、厚みのばらつきが大きい、像の位置ずれが大きいなど）などに利用される。
【００４１】
［積層ユニット］
次に、積層ユニットＵ３の構成を説明する。積層ユニットＵ３は、レイヤー形成ユニットＵ２で形成された粒子レイヤーを第１の搬送ベルト１１から受け取り、これを順に積層し固着することによって、立体物を形成するユニットである。
【００４２】
図１に示すように、積層ユニットＵ３は、第２の中間担持体３０、２次転写ローラ３１、画像検知センサー３２、ヒーター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。
【００４３】
（第２の中間担持体）
第２の中間担体３０は、レイヤー形成ユニットＵ２で形成された粒子レイヤーを第１の中間担持体１１から受け取り、その粒子レイヤーを積層位置まで担持搬送する第２の搬送手段である。以下、第２の中間担持体３０を「第２の搬送ベルト３０」とも表記するが、第２の中間担持体１１の取り得る形態は、図１に示したベルトに限定されるものではない。積層位置とは、粒子レイヤーをステージの上あるいは造形中の立体物へ積み上げるために、粒子レイヤーと積層面との接触が行われる位置であり、図１の構成では、第２の搬送ベルト３０がヒーター３３とステージ３４とで挟まれる部分が積層位置に該当する。
【００４４】
第２の搬送ベルト３０は、中抵抗材料または導電性材料からなる無端ベルトである。中抵抗材料とは１０６Ω・ｃｍ以上１０１３Ω・ｃｍ未満の抵抗率を有する材料であり、例えば、導電性物質を添加した樹脂やポリイミドなどを用いることができる。導電性材料とは１０３Ω・ｃｍ以下の抵抗率を有する材料であり、例えば、ステンレスなどを用いることができる。第２の搬送ベルト３０は、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。ローラ３１、３０１、３０２のうち少なくともいずれかが駆動ローラであり、不図示のモーターの駆動力によって第２の搬送ベルト３０を図中時計回りに回転させる。ローラ３０３、３０４は、第２の搬送ベルト３０のテンションの調整と、積層位置を通過する第２の搬送ベルト３０（つまり積層時の粒子レイヤー）を積層面と平行に保つ役割を担うローラ対である。積層面とは、粒子レイヤーが積層される面であり、例えば、１層目の場合はステージ３４の表面であり、２層目以降の場合はステージ３４上の立体物の表面である。本実施例では第１の搬送ベルト１１から第２の搬送ベルト３０への粒子レイヤーの受け渡しに電界を利用した転写方法を用いたことから上記構成例とした。しかし、電界を利用した転写方法を用いない場合や粒子レイヤー形成方法として電界を利用しない方法を用いた場合、例えば特許文献３に記載されているようなインクジェット方式を用いた場合には、上記構成条件である必要は無い。
【００４５】
（２次転写ローラ）
２次転写ローラ３１は、レイヤー形成ユニットＵ２の第１の搬送ベルト１１から、積層ユニットＵ３の第２の搬送ベルト３０へと、粒子レイヤー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、レイヤー形成ユニットＵ２の対向ローラ１１０との間で第１の搬送ベルト１１及び第２の搬送ベルト３０を挟み込むことで、両者のベルト間に２次
転写ニップを形成する。そして、第１の搬送ベルト１１から第２の搬送ベルト３０に向かう方向の静電界が粒子レイヤーにかかるように不図示の電源により２次転写ローラ３１にバイアス（例えば、粒子レイヤーとは逆極性のバイアス）を印加する。これにより、粒子レイヤーを第２の搬送ベルト３０側へと転写させる。本実施例では第１の搬送ベルト１１から第２の搬送ベルト３０への粒子レイヤーの受け渡しに電界を利用した転写方法を用いたことから上記構成例とした。しかし、電界を利用した転写方法を用い無い場合や粒子レイヤー形成方法として電界を利用しない方法を用いた場合には、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０の間の転写手段は上記構成条件である必要は無い。
【００４６】
（画像検知センサー）
画像検知センサー３２は、第２の搬送ベルト３０の表面に担持された粒子レイヤーを読み取る検知手段であり、レイヤー形成ユニットＵ２の画像検知センサー１３と同様のセンサーを用いることができる。画像検知センサー３２の検知結果は、粒子レイヤーの位置合わせ、積層位置への搬送タイミング制御などに利用される。
【００４７】
（ヒーター）
ヒーター３３は、積層位置に搬送された粒子レイヤーの温度を制御する温度制御手段である。ヒーター３３としては、例えば、セラミックヒーター、ハロゲンヒーターなどを用いることができる。また、加熱だけでなく、放熱ないし冷却により粒子レイヤーの温度を積極的に低下させる構成を設けてもよい。なお、ヒーター３３の下面（ベルト側の面）は平面となっており、積層位置を通過する第２の搬送ベルト３０のガイドと、粒子レイヤーに均等な圧力を加える押圧部材の役割も兼ねている。
【００４８】
（ステージ）
ステージ３４は、粒子レイヤーが積層されて立体物が造形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（積層位置のベルト面に垂直な方向）に移動可能である。積層位置まで搬送された粒子レイヤーをヒーター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の搬送ベルト３０側からステージ３４側へと粒子レイヤーを転写させる。例えば、１層目の粒子レイヤーはステージ３４の上に直接転写され、２層目以降の粒子レイヤーはステージ３４上の立体物（作製中のもの）の上に積み上げられていく。このように本実施形態では、ヒーター３３とステージ３４によって、粒子レイヤーを積層する積層手段が構成される。
【００４９】
［分断機構］
造形装置は、レイヤー形成ユニットＵ２の第１の搬送ベルト１１と積層ユニットＵ３の第２の搬送ベルト３０の間の距離を変えて、粒子レイヤーを第１の搬送ベルト１１から第２の搬送ベルト３０まで搬送する経路を途中で空間的に分断する分断機構を備える。具体的には、分断機構は、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０との間の接触／離間を切り替えるための機構４０（切替手段）であって、粒子レイヤーを搬送する経路を途中で空間的に分断する。本実施形態の分断機構４０は、レイヤー形成ユニットＵ２全体を移動させることで第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０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、カム機構とモーターの組み合わせなどで構成される。なお、図１では、レイヤー形成ユニットＵ２を水平方向にスライドさせる例を示しているが、レイヤー形成ユニットＵ２を上下方向や斜め方向にスライドさせたり、回動（姿勢を傾ける）させても構わない。分断機構４０による第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０の接触／離間の切替制御は、制御ユニットＵ１によって行われる。
【００５０】
［造形装置の動作］
次に、上記構成を有する造形装置の動作について説明する。ここでは既に制御ユニットＵ１によるスライスデータの生成処理は完了しているものとして、各層の粒子レイヤーを
形成するプロセスと、粒子レイヤーを積層するプロセスを順に説明する。図３は、本実施形態の造形装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。
【００５１】
（レイヤー形成プロセス）
まず、制御ユニットＵ１は、分断機構４０を制御し、レイヤー形成ユニットＵ２の第１の搬送ベルト１１と積層ユニットＵ３の第２の搬送ベルト３０とを接触状態とする（Ｓ５００）。この状態が、粒子レイヤーを第１の搬送ベルト１１から第２の搬送ベルト３０まで搬送する経路が途中で空間的に分断されていない状態に相当する。そして、制御ユニットＵ１は、各粒子像形成部１０の像担持体１００、第１の搬送ベルト１１、及び、第２の搬送ベルト３０が同じ外周速度（プロセス速度）で同期して回転するよう、モーター等の駆動源を制御する。
【００５２】
回転速度が安定した後、最上流の粒子像形成部１０ａの像形成を開始する（Ｓ５０１）。すなわち、制御ユニットＵ１は、帯電装置１０１ａを制御し、像担持体１００ａの表面全域を所定の極性でかつ所定の帯電電位でほぼ均一に帯電させる。続いて制御ユニットＵ１は、スライスデータに基づいて、帯電した像担持体１００ａの表面を露光装置１０２ａによって露光する。ここでは、露光によって電荷を除去することにより、露光部と非露光部との間に電位差を形成する。この電位差による像が静電潜像である。一方、制御ユニットＵ１は、現像装置１０３ａを駆動して、像担持体１００ａ上の潜像に構造材料の粒子を付着させ、構造材料の粒子像を形成する。この粒子像は、転写装置１０４ａによって第１の搬送ベルト１１上へと１次転写される。
【００５３】
また、制御ユニットＵ１は、粒子像形成部１０ａでの像形成開始から所定の時間差で下流側の粒子像形成部１０ｂの像形成を開始する（Ｓ５０２）。粒子像形成部１０ｂにおける像形成も粒子像形成部１０ａにおける像形成と同様の手順で行われる。ここで、像形成開始の時間差は、上流側の粒子像形成部１０ａにおける１次転写ニップから下流側の粒子像形成部１０ｂにおける１次転写ニップまでの距離をプロセス速度で割った値に設定される。これにより、各粒子像形成部１０ａ、１０ｂで形成された２つの粒子像が第１の搬送ベルト１１上に位置合わせして配置され、構造材料とサポート材料からなる１層分の粒子レイヤーが第１の搬送ベルト１１上（第１の中間担持体上）に形成される（Ｓ５０３）。なお、サポート部分が含まれない断面の場合には、粒子像形成部１０ｂの像形成は行われない。その場合、構造材料の粒子像のみで粒子レイヤーが形成されることとなる。
【００５４】
その後、画像検知センサー１３によって第１の搬送ベルト１１上の粒子レイヤーを読み取り、その結果が制御ユニットＵ１に入力される（Ｓ５０４）。制御ユニットＵ１は、画像検知センサー１３から入力された画像情報を解析することで、当該粒子レイヤーの異常を検知する。例えば、粒子レイヤーの像がスライスデータに対応していない場合、粒子レイヤーが見つからない場合、粒子レイヤーの厚みのばらつきが大きい場合、粒子レイヤーの像の位置ずれが大きい場合、などには異常と判定する（Ｓ５０５；ＹＥＳ）。なお、異常の場合のエラー処理については後ほど詳しく説明することとし、まずは粒子レイヤーに異常が無い場合の動作について説明する。
【００５５】
粒子レイヤーに異常が無い場合（Ｓ５０５；ＮＯ）、粒子レイヤーは第１の搬送ベルト１１によって積層ユニットＵ３方向へと搬送される。
【００５６】
（積層プロセス）
上記のように粒子レイヤーの形成動作が行われている間、積層ユニットＵ３の第２の搬送ベルト３０は第１の搬送ベルト１１に接触した状態で、同じ外周速度（プロセス速度）で同期回転している。そして、第１の搬送ベルト１１に担持された粒子レイヤーの前端が２次転写ニップに到達するタイミングに合わせて、制御ユニットＵ１が２次転写ローラ３
１に所定の転写バイアスを印加し、粒子レイヤーを第２の搬送ベルト３０へと転写させる（Ｓ５０６）。粒子レイヤーの後端まで転写が完了した後、制御ユニットＵ１は、転写バイアスをオフにするとともに、分断機構４０を制御して、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０を離間させる（Ｓ５０７）。この状態が、粒子レイヤーを第１の搬送ベルト１１から第２の搬送ベルト３０まで搬送する経路が途中で空間的に分断された状態に相当する。このように粒子レイヤーの受け渡しが終わった後、レイヤー形成ユニットＵ２と積層ユニットＵ３とを物理的に離間させることで、以後の積層ユニットＵ３の動作をレイヤー形成ユニットＵ２とは独立に制御することが可能となる。
【００５７】
なお、転写バイアスのオン／オフのタイミングは、第１の搬送ベルト１１上に担持された粒子レイヤーの先端／後端の位置を画像検知センサー１３によって検知することで制御するとよい。造形装置の場合、画像（粒子レイヤー）の位置、大きさ、形状が層毎に異なり得るため、転写の開始タイミングや転写時間も層毎に変化するからである。この点、用紙サイズに依存して画像の位置や大きさが決まる２Ｄプリンタとは異なる制御が必要となる。
【００５８】
第２の搬送ベルト３０はプロセス速度のまま回転を続け、粒子レイヤーを図１の矢印方向に搬送する。そして、画像検知センサー３２によってベルト上の粒子レイヤーの位置を検知すると、制御ユニットＵ１はその検知結果を基に粒子レイヤーを所定の積層位置まで搬送する（Ｓ５０８）。粒子レイヤーが積層位置に到達するタイミングで制御ユニットＵ１は第２の搬送ベルト３０を停止し、粒子レイヤーを積層位置に位置決めする（Ｓ５０９）。その後、制御ユニットＵ１はステージ３４を上昇させ（ベルト面に近づけ）、ステージ面（１層目の場合）又はステージ面上に形成された立体物の上面（２層目以降の場合）を第２の搬送ベルト３０上の粒子レイヤーに接触させる（Ｓ５１０）。
【００５９】
この状態のまま、制御ユニットＵ１は、所定の温度制御シーケンスにしたがって、ヒーター３３の温度を制御する。具体的には、最初に、第１の目標温度までヒーター３３を加熱する第１の温度制御モードを所定時間行って、粒子レイヤーの粒子材料を熱溶融させる（Ｓ５１１）。これにより、シート状のレイヤーとステージ面又は立体物上面とが密着する。その後、第１の目標温度よりも低い第２の目標温度にヒーター３３を制御する第２の温度制御モードを所定時間行い、軟化したレイヤーを固化する（Ｓ５１２）。第２の温度制御モード終了後、制御ユニットＵ１はステージ３４を下降させる（積層面をベルト面から離間させる）（Ｓ５１３）。これにより、シート状のレイヤーの積層が完了する。ここでいう「シート状のレイヤー」は、造形材料の粒子が配列された状態のレイヤーと、ヒーター３３によって溶融されて造形材料の粒子が互いに融着して薄膜状態のレイヤーとを含む呼称である。
【００６０】
ここで、温度制御シーケンス、目標温度、加熱時間などは、レイヤー形成に用いられる構造材料及びサポート材料の特性に応じて設定される。例えば、第１の温度制御モードにおける第１の目標温度は、レイヤー形成に用いられる各材料の融点もしくはガラス転移点のうち最も高い温度を下限温度とし、それ以上の値に設定される。一方、第２の温度制御モードにおける第２の目標温度は、レイヤー形成に用いられる各材料の結晶化温度もしくは非晶質材のガラス転移点のうち最も低い温度を上限温度とし、それ以下の値に設定される。このような温度制御を行うことにより、異なる熱溶融特性をもつ複数種類の造形材料が混在した粒子レイヤーの全体を共通の溶融温度領域で熱可塑化（軟化）させた後、共通の固化温度領域で粒子レイヤー全体を固化させることができる。したがって、複数種類の造形材料が混在した粒子レイヤーの溶融・固着を安定して行うことが可能になる。
【００６１】
なお、第１の温度制御モード及び第２の温度制御モードにおいては、温度の制御域が広すぎると、温度制御を安定化させるのに時間がかかり、積層プロセス時間が必要以上にか
かってしまう。それゆえ、第１の目標温度の制御域は、レイヤー形成に用いられる各材料の融点もしくはガラス転移点のうち最も高い温度を下限温度とし、上限温度は下限温度の＋５０℃程度に設定するとよい。同じように、第２の目標温度の制御域は、レイヤー形成に用いられる各材料の結晶化温度もしくは非晶質材のガラス転移点のうち最も低い温度を上限温度とし、下限温度は上限温度の−５０℃程度に設定するとよい。例えば、構造材料としてＡＢＳ（ガラス転移点：１３０℃）を用い、サポート材料として糖質の一種であるマルトテトラオース（ガラス転移点：１５６℃）を用いた場合には、第１の目標温度の制御域は下限１５６℃〜上限２００℃にすればよい。また、第２の目標温度の制御域は下限８０℃〜上限１３０℃にすればよい。
【００６２】
粒子レイヤーの積層が終了した後は、分断機構４０によって第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０が接触状態に復帰し（Ｓ５００）、次層のレイヤー形成プロセスの実行が開始される（Ｓ５０１〜）。以上述べたレイヤー形成プロセスと積層プロセスを必要回数繰り返すことで、ステージ３４上にスライスデータに基づく立体物が形成される。最後に、ステージ３４から立体物を取り外し、温水などで水溶性のサポート材料を除去することで、造形対象物に相当する立体物を得ることができる。サポート材料を除去して得られた立体物に対して表面処理や組立などの所定の処理を施すことにより、最終製品を得てもよい。
【００６３】
（エラー処理）
次に、レイヤー形成プロセスにおいて形成された粒子レイヤーで異常が検知された場合のエラー処理について説明する。
【００６４】
図３のＳ５０５において、第１の搬送ベルト１１上の粒子レイヤーに異常ありと判定された場合、制御ユニットＵ１は、分断機構４０を制御し、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０を離間状態とする（Ｓ５１４）。これにより、異常のある粒子レイヤーは積層ユニットＵ３へ受け渡されず、ベルトクリーニング装置１２によって自動的に回収される（Ｓ５１５）。その後、分断機構４０によって第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０が接触状態に復帰し（Ｓ５００）、再度、同じ層のレイヤー形成プロセスの実行が開始される（Ｓ５０１〜）。
【００６５】
［本実施形態の利点］
以上述べた本実施形態の造形装置によれば、レイヤー形成ユニットＵ２と積層ユニットＵ３のようにプロセスごとにユニットを分けたので、装置構成の自由度及び拡張性が高い。
【００６６】
加えて、本実施形態では、分断機構４０によってレイヤー形成ユニットＵ２の第１の搬送ベルト１１と積層ユニットＵ３の第２の搬送ベルト３０の接触／離間を切替可能としたことで、次のような利点がある。
【００６７】
粒子レイヤーが積層ユニットＵ３に受け渡された後に離間状態とすることで、積層プロセスをレイヤー形成プロセスとは独立に制御することができる。これにより、例えば、第２の搬送ベルト３０の回転、停止などを、レイヤー形成ユニットＵ２の状態を考慮せずに制御することができ、シーケンスの簡易化及び動作の安定化を図ることができる。なお、離間状態の間は、レイヤー形成ユニットＵ２の動作を停止しておくとよい。これにより像担持体、現像ローラ、クリーニングブレードなどの部材や第１の搬送ベルト１１の劣化を抑制できるからである。あるいは、離間状態の間に、レイヤー形成ユニットＵ２だけで実施可能なシーケンス（例えば、粒子像や粒子レイヤーの形成、準備動作、キャリブレーション、クリーニング、動作テストなど）を行ってもよい。このように積層プロセスの時間を利用して、レイヤー形成ユニットＵ２のシーケンスを実行することで、造形装置の効率
動作を実現できる。
【００６８】
また、本実施形態では、異常のある粒子レイヤーを検知し除去する構成を設けたので、エラー対応及び動作の再開を自動的に行うことができる。このときも、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０を離間状態に切替え、異常のある粒子レイヤーが積層ユニットＵ３へ進入することを防止するので、第２の搬送ベルト３０の汚れを防止することができる。さらに、積層ユニットＵ３内でのエラー回避手段が不要となるため、積層ユニットＵ３の構成を簡易化できるという利点もある。
【００６９】
なお、図１では、分断機構４０によってレイヤー形成ユニットＵ２を移動させる構成としたが、積層ユニットＵ３全体を移動させることで第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０の接触／離間を切り替える構成としてもよい。あるいは、レイヤー形成ユニットＵ２と積層ユニットＵ３の両方を相対移動させてもよい。
【００７０】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る造形装置の全体構成を模式的に示している。第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０の接触／離間を切り替えるために、第１実施形態（図１）では、レイヤー形成ユニットＵ２全体を移動させたが、第２実施形態では、第２の搬送ベルト３０を支持するローラを移動させる構成を用いる。以下、第１実施形態と共通する部分の説明は割愛し、第２実施形態に特有の構成についてのみ説明を行う。
【００７１】
本実施形態の分断機構４１は、積層ユニットＵ３内の２次転写ローラ３１の軸受部材（不図示）と、この軸受部材の位置を移動することで第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０の接触／離間を切り替える駆動部とを有して構成される。この駆動部は、例えば、リニアアクチュエータや、カム機構とモーターの組み合わせなどで構成される。なお、図４では、２次転写ローラ３１を水平方向にスライドさせる例を示しているが、２次転写ローラ３１を上下方向や斜め方向にスライドさせてもよい。２次転写ローラ３１の移動中は、第２の搬送ベルト３０にかかるテンションを一定に保つ必要があるため、２次転写ローラ３１又はテンションローラ３０３、３０４などの位置を制御してテンションを調整するとよい。
【００７２】
以上述べた本実施形態の構成によっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。加えて、分断機構４１の構成を小型化できるため、接触／離間の切替に必要な駆動力及び消費電力を低減することができる。
【００７３】
＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態に係る造形装置の全体構成を模式的に示している。第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０の接触／離間を切り替えるために、第１実施形態（図１）では、レイヤー形成ユニットＵ２全体を移動させたが、第３実施形態では、第１の搬送ベルト１１を支持するローラを移動させる構成を用いる。以下、前述の実施形態と共通する部分の説明は割愛し、第３実施形態に特有の構成についてのみ説明を行う。
【００７４】
本実施形態の分断機構４２は、第１の搬送ベルト１１のテンションローラ４２０と、テンションローラ４２０の軸受部材（不図示）と、軸受部材の位置を移動することで第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０の接触／離間を切り替える駆動部とを有する。この駆動部は、例えば、リニアアクチュエータや、カム機構とモーターの組み合わせなどで構成される。なお、図５では、テンションローラ４２０を水平方向にスライドさせる例を示しているが、テンションローラ４２０を上下方向や斜め方向にスライドさせてもよい。第１の搬送ベルト１１にかかるテンションはテンションローラ４２０によって一定に保たれる。さらには、第１の搬送ベルト１１側のローラ４２０と第２の搬送ベルト３０側のロ
ーラ３１の両方を移動させる構成としてもよい。
【００７５】
以上述べた本実施形態の構成によっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。加えて、分断機構４２の構成を小型化できるため、接触／離間の切替に必要な駆動力及び消費電力を低減することができる。
【００７６】
＜第４実施形態＞
図６は、本発明の第４実施形態に係る造形装置の全体構成を模式的に示している。第１から第３実施形態では、レイヤー形成ユニットＵ２の中間担持体である第１の搬送ベルト１１と積層ユニットＵ３の中間担持体である第２の搬送ベルト３０が直接接触する構成であった。これに対し、第４実施形態では、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０の間に第３の中間担持体としてのバッファローラ４３を介在させる。このバッファローラ４３を経由して第１の搬送ベルト１１から第２の搬送ベルト３０への粒子レイヤーの受け渡しを行う。粒子レイヤーの受け渡しは、前述の実施形態と同様の方法、すなわち転写バイアスの印加によりそれぞれの転写ニップで静電界を形成し転写する方法によって行う。以下、前述の実施形態と共通する部分の説明は割愛し、第４実施形態に特有の構成についてのみ説明を行う。
【００７７】
図６に示すように、本実施形態の積層ユニットＵ３は、第２の搬送ベルト３０の回転方向が第１実施形態（図１）のものとは逆になっている。このような場合、このレイヤー形成ユニットＵ２と積層ユニットＵ３はベルトの回転方向が整合せず、ユニットＵ２とＵ３を直接接続することができない。そこで本実施形態では、レイヤー形成ユニットＵ２の第１の搬送ベルト１１と積層ユニットＵ３の第２の搬送ベルト３０の間に、搬送方向を反転させるバッファローラ４３を設けている。これにより、レイヤー形成ユニットＵ２から積層ユニットＵ３への粒子レイヤーの受け渡しが可能となる。従って、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０との回転方向の関係を考慮する必要がなく、設計自由度が増大する。図６では、バッファローラ４３はレイヤー形成ユニットＵ２に含まれているが、バッファローラ４３が積層ユニットＵ３に含まれる構成としても良い。
【００７８】
バッファローラ４３は、表面に絶縁性材料からなる層を有するローラであり、好ましくは、導電性材料からなる基層の上に絶縁性材料からなる絶縁層が設けられたローラである。本明細書において、絶縁性材料とは、抵抗率が１０１３Ω・ｃｍ以上の材料をいい、導電性材料とは抵抗率が１０３Ω・ｃｍ以下の材料をいう。絶縁性材料としては、樹脂、ポリイミド、ＰＦＡ、ＰＴＦＥなどを用いることができる。中でも、ＰＦＡやＰＴＦＥのように、種々の材料に対して離型性の高い絶縁性材料を用いることが好ましい。また、樹脂、ポリイミドなどの絶縁性材料からなる絶縁層の上に、ＰＦＡやＰＴＦＥなどの離型性の高い材料からなる離型層を設けても良い。バッファローラ４３の最表面にこのような離型層を設けることにより、造形材料がバッファローラ４３に固着するのを抑制することができる。
【００７９】
また、転写バイアスのリーク防止と転写効率の安定化のためには、バッファローラ４３の基層と絶縁層の全体の抵抗率、もしくは、バッファローラ４３の基層と絶縁層と離型層の全体の抵抗率は１０５〜１０１２Ω・ｃｍの範囲であることが好ましい。これにより、レイヤー形成ユニットＵ２及び積層ユニットＵ３との間でバッファローラ４３が粒子レイヤーを受け渡す際の転写効率の低下を抑制することができる。
【００８０】
それ以外の動作は第１実施形態のものと同じである。すなわち、レイヤー形成プロセスにおいては第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０がバッファローラ４３を介して間接的に接触し（接触状態）、同期回転するよう制御される。そして、レイヤー形成ユニットＵ２で形成された粒子レイヤーがまず第１の搬送ベルト１１からバッファローラ４３
へと２次転写され、さらにバッファローラ４３から第２の搬送ベルト３０へと３次転写される。一方、積層プロセスやエラー処理の際には、レイヤー形成ユニットＵ２を図６の右側へと移動させ、バッファローラ４３と第２の搬送ベルト３０との間を離間させる（離間状態）。この状態で、レイヤー形成ユニットＵ２と積層ユニットＵ３とが独立に動作可能となる。したがって本実施形態の構成によっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００８１】
また、画像検知センサー１３が異常を検知した場合に対処するため、バッファローラ４３にクリーニング装置を設けるか、静電的な手法によりバッファローラ４３から第１の搬送ベルト１１上に粒子レイヤーを逆転写させる構成を有しているのが好ましい。バッファローラ４３に設けるクリーニング装置としては、ブレード方式、ブラシ方式、静電吸着方式、ウエブ方式などを採用することができる。
【００８２】
（エラー発生時の処理）
図６の装置構成の場合、画像検知センサー１３が異常を検知してからバッファローラ４３への転写までの距離が短いため、粒子レイヤーは、一旦、第１の搬送ベルト１１からバッファローラ４３に転写される。同時に、画像検知センサー１３による異常検知を受けて、制御ユニットＵ１が、レイヤー形成ユニットＵ２と積層ユニットＵ３とを離間状態にする。
【００８３】
バッファローラ４３がクリーニング装置を備えている場合は、制御ユニットＵ１が、バッファローラ４３のクリーニング装置を動作させて、バッファローラ４３の表面から粒子レイヤーを除去する。
バッファローラ４３から第１の搬送ベルト１１上に粒子レイヤーを逆転写させる構成を有している場合は、制御ユニットＵ１が、不図示の電源を制御してバッファローラ４３に担持されている粒子レイヤーを第１の搬送ベルト１１に逆転写させる。第１の搬送ベルト１１に逆転写された粒子レイヤーは、レイヤー形成ユニットＵ２が備えるベルトクリーニング装置１２によって除去される。
バッファローラ４３から第１の搬送ベルト１１に造形材料を逆転写しベルトクリーニング装置１２で除去する構成は、バッファローラ４３に専用のクリーニング装置を備える必要がない。従って、バッファローラ４３に専用のクリーニング装置を設ける構成よりも、造形材料の除去に必要な駆動力及び消費電力を低減することができるという効果と、造形装置の小型化に貢献する効果をさらに有する。
【００８４】
なお、バッファローラ４３のクリーニングは、エラー発生時に限らず、レイヤー毎の画像形成時や造形装置起動時／停止時などに実施することとしてもよい。
また、バッファローラ４３の表面を検知する画像検知センサーを設けておくと、第２の搬送ベルト３０に転写されずにバッファローラ４３の表面に残った造形材料を検知してクリーニングできるため、より好ましい。
【００８５】
異常のある粒子レイヤーを検知し除去する構成を設けることにより、エラー対応及び動作の再開を自動的に行うことができる。本実施形態ではこのとき、バッファローラ４３を離間状態に切り替えてバッファローラ４３または第１の搬送ベルト１１でクリーニングを行う構成とした。これにより、異常のある粒子レイヤーが積層ユニットＵ３へ進入することを防止するので、第２の搬送ベルト３０の汚れを防止することができる。さらに、積層ユニットＵ３内でのエラー回避手段が不要となるため、積層ユニットＵ３の構成を簡易化できるという利点もある。
【００８６】
なお、本実施形態では、バッファローラ４３と第２の搬送ベルト３０との間を離間させる構成としたが、レイヤー形成ユニットＵ２側の第１の搬送ベルト１１とバッファローラ
４３の間を離間させる構成としてもよい。この場合、バッファローラ４３がレイヤー形成ユニットＵ２に含まれる構成にするとよい。また、分断機構４０によってレイヤー形成ユニットＵ２を移動させる構成ではなく、積層ユニットＵ３を移動させる構成としてもよい。あるいは、第２実施形態や第３実施形態のように、第１の搬送ベルト１１又は第２の搬送ベルト３０を支持するローラを移動させる構成としてもよい。つまり、バッファローラ４３が第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０の両方に接触した接触状態と、バッファローラ４３が第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０の一方から離間した離間状態とに切替可能に構成されていればよい。
第１の搬送ベルト１１とバッファローラ４３の間を離間させる構成の場合、異常のある粒子レイヤーを除去するためには、バッファローラ４３にクリーニング装置を設けるか、積層ユニットＵ３内に粒子レイヤーを除去するクリーニング手段を設けるとよい。
【００８７】
＜第５実施形態＞
図７は、本発明の第５実施形態に係る造形装置の全体構成を模式的に示している。第１から第４実施形態では、レイヤー形成ユニットＵ２の第１の搬送ベルト１１と積層ユニットＵ３の第２の搬送ベルト３０とが直接又は間接的に接触した状態と、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０が離間した状態とに切り替える構成であった。これに対し、第５実施形態では、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０の間は常に離間した状態にあり、第３の中間担持体であるバッファローラ４３が第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０の間を移動して粒子レイヤーの受け渡しを行う。本実施形態では、中間ユニットＵ４が分断機構に相当する。以下、前述の実施形態と共通する部分の説明は割愛し、第５実施形態に特有の構成についてのみ説明を行う。
【００８８】
図７に示すように、中間ユニットＵ４は、バッファローラ４３と、バッファローラ４３の移動機構４４と、画像検知センサー４５を有している。バッファローラ４３は、レイヤー形成ユニットＵ２から積層ユニットＵ３への粒子レイヤーの受け渡しを行うためのローラ部材であり、少なくとも１つの粒子レイヤーを担持可能な長さの周長を有している。即ち、バッファローラ４３の周長は、第２の搬送ベルト３０の搬送方向における造形可能サイズ長さよりも長く、その２倍以上であるのが好ましい。
【００８９】
バッファローラ４３は、表面に絶縁性材料からなる層を有するローラであり、好ましくは、導電性材料からなる基層の上に絶縁性材料からなる絶縁層が設けられたローラである。絶縁性材料としては、樹脂、ポリイミド、ＰＦＡ、ＰＴＦＥなどを用いることができる。中でも、ＰＦＡやＰＴＦＥのように、種々の材料に対して離型性の高い絶縁性材料を用いることが好ましい。また、樹脂、ポリイミドなどの絶縁性材料からなる絶縁層の上に、さらにＰＦＡやＰＴＦＥなどの離型性の高い材料からなる離型層を設けても良い。バッファローラ４３の最表面にこのような離型層を設けることにより、造形材料がバッファローラ４３に固着するのを抑制することができる。また、転写バイアスのリーク防止と転写効率の安定化のためには、バッファローラ４３の基層と絶縁層の全体の抵抗率、もしくは、バッファローラ４３の基層と絶縁層と離型層の全体の抵抗率は１０５〜１０１２Ω・ｃｍの範囲であることが好ましい。
【００９０】
移動機構４４は、バッファローラ４３の軸受部材（不図示）と、この軸受部材の位置を移動する駆動部とを有して構成される。この駆動部は、例えば、リニアアクチュエータや、カム機構とモーターの組み合わせなどで構成される。移動機構４４によって、バッファローラ４３が第１の搬送ベルト１１にのみ接触し第２の搬送ベルト３０から離間した第１の状態と、バッファローラ４３が第１の搬送ベルト１１から離間し第２の搬送ベルト３０にのみ接触した第２の状態との切替が可能である。また、画像検知センサー４５は、バッファローラ４３の表面に担持された粒子レイヤーを読み取る検知手段である。画像検知センサー４５の検知結果（例えば、粒子レイヤーの先端位置、後端位置など）は、バッファ
ローラ４３から積層ユニットＵ３の第２の搬送ベルト３０への転写タイミングの制御などに利用される。
【００９１】
次に、本実施形態の造形装置の動作について説明する。レイヤー形成プロセスにおいては、まず制御ユニットＵ１が移動機構４４を制御し、バッファローラ４３をレイヤー形成ユニットＵ２側へと移動させ、バッファローラ４３と第１の搬送ベルト１１とを接触させる（第１の状態）。そして、各粒子像形成部１０、第１の搬送ベルト１１、及び、バッファローラ４３を所定のプロセス速度で同期回転させ、前述の実施形態と同様の方法で粒子レイヤーを形成する。
【００９２】
続いて、制御ユニットＵ１は、第１の搬送ベルト１１とバッファローラ４３のニップ部に粒子レイヤーの先端が到達するタイミングに合わせて転写バイアスの印加を開始し、粒子レイヤーの後端がニップ部を通過した後に転写バイアスをオフにする。これにより、第１の搬送ベルト１１上に形成された１層分の粒子レイヤーの全体が、バッファローラ４３上へと転写される。なお、転写バイアスのオン／オフのタイミングは、第１の搬送ベルト１１上の粒子レイヤーの先端／後端の位置を画像検知センサー１３によって検知することで制御するとよい。造形装置の場合、画像（粒子レイヤー）の位置、大きさ、形状が層毎に異なるため、実際の粒子レイヤーの先端／後端位置に応じて転写タイミングや転写時間を動的に制御すべきだからである。
【００９３】
バッファローラ４３への転写が完了した後、制御ユニットＵ１は移動機構４４を制御し、バッファローラ４３を積層ユニットＵ３側へと移動させ、バッファローラ４３と第２の搬送ベルト３０とを接触させる（第２の状態）。バッファローラ４３を第２の搬送ベルト３０に当接させる際は、バッファローラ４３の周面のうち粒子レイヤーが無い部分を第２の搬送ベルト３０に当接させるとよい。例えば、バッファローラ４３及び第２の搬送ベルト３０の回転を停止した状態で当接させるとよい。バッファローラ４３と第２の搬送ベルト３０の接触時に粒子レイヤーに画像乱れが生じるのを防ぐことができる。この場合、バッファローラ４３と第２の搬送ベルト３０が停止した状態で両者を当接させた後、バッファローラ４３と第２の搬送ベルト３０を所定の速度で同期回転させて、バッファローラ４３から第２の搬送ベルト３０への粒子レイヤーの転写を行うとよい。あるいは、バッファローラ４３と第２の搬送ベルト３０を所定の速度で同期回転させた状態で、粒子レイヤーが無い部分で両者を当接させた後、バッファローラ４３から第２の搬送ベルト３０への粒子レイヤーの転写を行ってもよい。このときの転写バイアスのオン／オフのタイミングは、バッファローラ４３上の粒子レイヤーの先端／後端の位置を画像検知センサー４５によって検知することで制御するとよい。前述のとおり、層毎に粒子レイヤーの位置、大きさ、形状が異なるからである。第２の搬送ベルト３０に転写した後の積層動作については、第１実施形態の動作と同様のため説明を省略する。
【００９４】
複数のレイヤーを立体物上に順に積層していく造形方式では、造形の途中で異常のあるレイヤーを積層してしまうと、それまでの造形処理が無駄になってしまう。それゆえ、異常のあるレイヤーの発見及び除去の仕組みは重要である。
【００９５】
次に、画像検知センサー１３によって第１の搬送ベルト１１上の粒子レイヤーの異常が発見された場合の処理について説明する。
例えば、画像検知センサー１３が異常を検知すると、制御ユニットＵ１が、バッファローラ４３への粒子レイヤーの転写を行わないよう制御するとよい。例えば、転写バイアスの印加を止めてもよいし、移動機構４４によってバッファローラ４３を移動し第１の搬送ベルト１１とバッファローラ４３を物理的に離間させてもよい。これにより、異常のある粒子レイヤーは、第１の搬送ベルト１１上に担持されたまま搬送されベルトクリーニング装置１２によって自動的に回収される。
あるいは、バッファローラ４３にクリーニング装置（不図示）を設け、バッファローラ４３に転写した後で異常のある粒子レイヤーを回収する構成としてもよい。具体的には、制御ユニットＵ１が、バッファローラ４３へ粒子レイヤーを転写した後、バッファローラ４３と第２の搬送ベルト３０との間の転写バイアスの印加を止めるか、バッファローラ４３と第２の搬送ベルト３０とを物理的に離間させる。その後、バッファローラ４３に設けられたクリーニング装置により、バッファローラ４３上の粒子レイヤーをクリーニングする。
【００９６】
粒子レイヤーの異常は、バッファローラ４３から第２の搬送ベルト３０への転写によって生じる場合がある。そこで、バッファローラ４３表面に担持された粒子レイヤーを読み取る画像検知センサー４５が異常を検知した場合にも、クリーニングを行うのが好ましい。
【００９７】
クリーニング装置はウレタンゴム製板状部材であるブレードを備えており、３次転写位置より下流側で、ブレードがバッファローラ４３の表面に常に当接するように配置するとよい。ブレードのエッジ部（稜線）をバッファローラ４３表面に当接させることで、バッファローラ４３上の材料を除去することができる。
クリーニング装置のブレードは、バッファローラ４３に常に当接する位置で固定していてもよいし、バッファローラ４３に当接したり離間したりすることが可能な構成としても良い。
【００９８】
以上述べたいずれの構成でも、異常のある粒子レイヤーが後段の積層ユニットＵ３へと誤って進入することを防止できる。
【００９９】
図８は、エラー発生時に、バッファローラ４３で異常のある粒子レイヤーをクリーニングする場合の造形装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。
制御ユニットＵ１は、画像検知センサー１３または４５から入力された情報を解析することで、当該粒子レイヤーの異常を検知する。
【０１００】
画像検知センサー１３が検知する異常は、レイヤー形成ユニットＵ２で形成された後に第１の搬送ベルト１１上に担持された粒子レイヤーの異常である。画像検知センサー４５が検知する異常は、レイヤー形成ユニットＵ２の第１の搬送ベルト１１から中間ユニットＵ４のバッファローラ４３に転写され担持された粒子レイヤーの異常であり、転写不良を含む。従って、第１の搬送ベルト１１で粒子レイヤーのクリーニングを行うよりも、バッファローラ４３で異常のある粒子レイヤーをクリーニングする方が、確実に、異常な粒子レイヤーが積層ユニットＵ３へ進入するのを抑制することができる。
【０１０１】
画像検知センサー１３または４５が粒子レイヤーの異常を検知すると（Ｓ７０１でＹＥＳ）、制御ユニットＵ１は、不図示の電源を制御して、バッファローラ４３に担持されている粒子レイヤーが積層ユニットＵ３に転写されないようにする（Ｓ７０３）。具体的には、バッファローラ４３と第２の搬送ベルト３０の間に形成された３次転写ニップに対し逆電界をかけて、異常のある粒子レイヤーが積層ユニットＵ３に渡されることを防止する。
【０１０２】
さらに、制御ユニットＵ１は、クリーニング装置のブレードをバッファローラ４３に当接させ（Ｓ７０４）、バッファローラ４３上の異常が生じた粒子レイヤーを除去する為にクリーニングを開始させる（Ｓ７０５）。続いて、制御ユニットＵ１は、レイヤー形成ユニット制御部Ｕ１２により、異常が生じた粒子レイヤーの再形成を指示する（Ｓ７０６）。そして、制御ユニットＵ１は、バッファローラ４３の回転が二分の一周に達した時点（Ｓ７０７でＹＥＳ）でブレードをバッファローラ４３から離間させる（Ｓ７０８）。ここ
では、クリーニング装置のブレードがバッファローラ４３から離間可能な構成を例にとって説明しているが、ブレードがバッファローラ４３に常に当接している構成の場合は、Ｓ７０４のステップを省略すればよい。
【０１０３】
このようにして、粒子像形成部１０で形成された粒子レイヤーに異常が生じた場合に、異常のある粒子レイヤーが積層ユニットＵ３に渡されることを防ぐとともに、異常のある粒子レイヤーをバッファローラ４３上で除去することが出来る。
【０１０４】
なお、バッファローラ４３上の造形材料を除去するクリーニング処理は、エラー発生時に限らず、レイヤー毎の画像形成時や造形装置起動時／停止時などに実施することとしてもよい。
【０１０５】
以上述べた本実施形態の構成によっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。しかも本実施形態では、レイヤー形成ユニットＵ２と積層ユニットＵ３は常に離間状態にあるので、２つのユニットＵ２、Ｕ３を独立に制御することができ、シーケンスの簡易化、動作の安定化、処理の効率化などを図ることができる。また、バッファローラ４３を移動させる構成としたので、装置の小型化ならびにローラの状態切替に必要な駆動力及び消費電力を低減することができるという利点もある。
【０１０６】
さらに本実施形態の構成には、粒子レイヤーに異常が発生した場合であっても、異常のある粒子レイヤーを積層ユニットＵ３に渡さないことで積層不良を抑制できると共に、作製中の立体物を無駄にすることなく造形を継続できると言う効果がある。
また、エラー発生時に限らず、レイヤー毎の画像形成時や造形装置起動時／停止時などにバッファローラ４３をクリーニングすることで、新しく形成された粒子レイヤーが第１の搬送ベルト１１から転写される時に異常が発生するおそれを低減できる。
【０１０７】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。第６実施形態では、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０が離間状態のときに、レイヤー形成ユニットＵ２と積層ユニットＵ３を独立に制御することで、作製効率を向上させる例を説明する。装置構成は前述した実施形態のものと同様のため、ここでは詳しい説明は割愛する。
【０１０８】
図９Ａは、比較例として、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０の分断機構がない場合の動作タイミングの一例を示している。分断機構がない（第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０が常に接触している）構成の場合、粒子像形成部１０、第１の搬送ベルト１１、及び第２の搬送ベルト３０の回転／停止は必ず同期させなければならないという制約がある。一方、像形成の乱れを防止するため、レイヤー形成プロセスの途中で粒子像形成部１０及び第１の搬送ベルト１１の回転を停止することは避ける方が望ましい。そうすると、図９Ａのごとく、ある層（＃１と記す）のレイヤー形成〜転写〜搬送〜積層という一連のプロセスが終了した時点（ｔ１２）で、次の層（＃２と記す）のレイヤー形成を開始する、というように１層ずつシリアルに処理せざるを得ない。そのため、スループットの向上が図り難く、立体物の作製に相当の時間を要してしまう。また、図９Ａのｔ１０〜ｔ１１の期間やｔ１３〜ｔ１４の期間は粒子像形成部１０が空転するために、像担持体及び現像ローラの摩耗や無駄な電力消費の発生といった問題もある。
【０１０９】
図９Ｂは、第６実施形態の動作タイミングの一例を示している。本実施形態では、層＃１の粒子レイヤーが積層ユニットＵ３へ転写されると、制御ユニットＵ１が第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０を離間する（ｔ２１）。そして、制御ユニットＵ１は、積層ユニットＵ３にて層＃１の積層プロセスを行う一方で、レイヤー形成ユニットＵ２において次の層＃２のレイヤー形成を開始する。層＃２のレイヤー形成が層＃１の積層より
も先に終わった場合（ｔ２２）には、レイヤー形成ユニットＵ２は粒子像形成部１０及び第１の搬送ベルト１１を停止し、待機する。そして、層＃１の積層が終了した時点（ｔ２３）で、制御ユニットＵ１は、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０を接触、回転させ、層＃２の粒子レイヤーの転写を実行する。以後、同様の動作が繰り返される。
【０１１０】
図９Ｂに示す本実施形態では、制御ユニットＵ１が、レイヤー形成ユニットＵ２と積層ユニットＵ３とを互いに離間させている間に、それぞれのユニットを独立に制御することができる。そのため、レイヤー形成プロセスと積層プロセスが並列処理され、図９Ａに示すシリアル処理に比べて、作製効率が向上し、立体物の作製時間を短縮することができる。また、粒子像形成部１０の空転時間を減らすことができるので、像担持体及び現像ローラの摩耗を軽減し寿命を延ばすことができるとともに、無駄な電力消費を低減することができる。
【０１１１】
＜第７実施形態＞
図１０は、本発明の第７実施形態に係る造形装置の全体構成を模式的に示している。第１から第６実施形態における積層ユニットＵ３は、第２の搬送ベルト３０を停止した状態でステージ３４を上昇させ、第２の搬送ベルト３０とステージ３４で粒子レイヤーを挟み込んで積層を行う構成であった。これに対し、第７実施形態の積層ユニットＵ３は、ステージ３４を第２の搬送ベルト３０と同じ方向に水平移動させながら粒子レイヤーの積層を行う構成を採用する。本明細書では、第１から第６実施形態の積層方式を「停止積層」、第７実施形態の積層方式を「搬送積層」と呼ぶ。以下、前述の実施形態と共通する部分の説明は割愛し、第７実施形態に特有の構成についてのみ説明を行う。
【０１１２】
図１０に示すように、本実施形態の積層ユニットＵ３は、ステージ３４を移動させるための移動機構３４０を有している。移動機構３４０は、少なくとも上下方向（ステージの積層面に対し垂直な方向）と水平方向（ステージの積層に平行な方向）の２方向の制御が可能であり、例えば２軸のリニアアクチュエータなどで構成される。
【０１１３】
搬送積層方式の造形装置の動作を説明する。まず、レイヤー形成ユニットＵ２によって１層分の粒子レイヤーが形成される。形成された粒子レイヤーは、第１の搬送ベルト１１に担持された状態で２次転写ニップへと搬送される。そして、第１の搬送ベルト１１と積層ユニットＵ３の第２の搬送ベルト３０が互いに接触し同期回転している状態で、第１の搬送ベルト１１から第２の搬送ベルト３０への粒子レイヤーの転写が行われる。粒子レイヤーの受け渡しが完了すると、分断機構４０によって第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０が離間状態となる。ここまでの動作は前述した停止積層方式の造形装置と同様である。
【０１１４】
離間後、第２の搬送ベルト３０は一定の速度で回転を続け、粒子レイヤーを図中時計回りに搬送する。このとき、ステージ３４は、ホームポジション（図１０の破線で示した位置）にて待機状態にある。
【０１１５】
画像検知センサー３２によって第２の搬送ベルト３０上の粒子レイヤーの先端が検知されると、制御ユニットＵ１は、その検知結果に基づいて、粒子レイヤーの先端が積層位置（ローラ３０４の位置）に到達するタイミングを求める。そして、制御ユニットＵ１は、ステージ３４上の立体物が粒子レイヤーと同じタイミング且つ同じ速度で積層位置へと進入するように、ステージ３４を駆動制御する。なお、ステージ３４の高さ位置については、立体物の上面と粒子レイヤーとがちょうど接触するような高さに位置合わせされているものとする。これにより、ローラ３０４の下流側において、立体物の上面に粒子レイヤーが重ね合わされる。
【０１１６】
その後、第２の搬送ベルト３０と同じ速度でステージ３４を水平方向（図中左方向）に移動させることで、立体物と粒子レイヤーとが互いに密着した状態でヒータ３３の下を通過する。この通過中に、第１実施形態と同様の温度制御を行い、粒子レイヤーの溶融及び固化を行うことで、粒子レイヤーが立体物の上面に固着される。そして、ステージ３４が積層位置の最下流にあるローラ３０３を通過するときに、第２の搬送ベルト３０の表面と立体物とが剥離し、積層が完了する。積層完了後、ステージ３４はホームポジションに移動し、次層の粒子レイヤーが到着するまで待機する。
【０１１７】
以上述べた本実施形態の構成によっても、前述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。加えて、粒子レイヤーを搬送しながら積層を行う構成としたので、停止積層方式よりも積層プロセスの効率化・高速化を図ることができる。なお、図１０には、第１実施形態の造形装置に搬送積層方式を適用した例を示したが、搬送積層方式は第２から第６実施形態のいずれとも組み合わせることが可能である。
【０１１８】
＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態について説明する。第８実施形態では、搬送積層方式の造形装置において、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０が離間状態のときに、レイヤー形成ユニットＵ２と積層ユニットＵ３を独立に制御する例を説明する。装置構成は第７実施形態のものと同様のため、ここでは詳しい説明は割愛する。
【０１１９】
図１１Ａは、造形装置の動作タイミングの一例を示している。この例では、一つの層（例えば層＃１）のレイヤー形成〜転写〜搬送・積層という一連のプロセスが行われる間、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０は接触状態を保ったまま一定速度で回転している。そして、積層が完了した時点（ｔ３０）で第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０が離間する。ステージ３４がホームポジションへの復帰動作を行っている間（ｔ３０〜ｔ３１）、レイヤー形成ユニットＵ２の粒子像形成部１０及び第１の搬送ベルト１１を停止する。これにより粒子像形成部１０の空転時間を減らすことができるので、像担持体及び現像ローラの摩耗を軽減し寿命を延ばすことができるとともに、無駄な電力消費を低減することができる。
【０１２０】
図１１Ｂは、動作タイミングの別の例を示している。この例では、第１の搬送ベルト１１から第２の搬送ベルト３０への転写が完了した時点（ｔ４０）で、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０を離間させ、レイヤー形成ユニットＵ２の動作を停止する。これにより粒子像形成部１０の空転時間をさらに減らすことができる。図示しないが、図９Ｂと同じように、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０が離間状態にある期間を利用して、レイヤー形成プロセスと積層プロセスを並列処理することで、作製時間の短縮を図ることも好ましい。
【０１２１】
＜第９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態について説明する。第９実施形態では、搬送積層方式の造形装置において、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０が離間状態のときに、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０の速度を異ならせる制御を行う。装置構成は第７実施形態のものと同様のため、ここでは詳しい説明は割愛する。
【０１２２】
図１２は、造形装置の動作タイミングの一例を示している。この例では、レイヤー形成及び転写の期間は、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０が接触状態を保ったまま一定速度で回転している。そして、第１の搬送ベルト１１から第２の搬送ベルト３０への転写が完了した時点（ｔ５０）で、第１の搬送ベルト１１と第２の搬送ベルト３０を離間させ、第２の搬送ベルト３０の回転速度を低速に切り替えている。これにより、粒子レイヤーが積層位置（ヒーター部分）を通過するときの速度を低下させ、粒子レイヤーに与
える熱エネルギーを増加させることができる。この方法は例えば溶融温度の高い造形材料を用いる場合に有利である。
【０１２３】
なお、図１２では、離間状態のときに第２の搬送ベルト３０の速度を低下させる例を示したが、目的に応じて、第２の搬送ベルト３０の回転速度を高めたり、あるいは、第１の搬送ベルト１１側の速度を変化させたりすることも可能である。さらには、３段階以上に速度を切り替えたり、連続的に速度を変化させてもよい。例えば、転写が完了した時点（図１２のｔ５０）では第２の搬送ベルト３０の速度を高め、転写位置から積層位置の手前まで粒子レイヤーを速やかに搬送した後、第２の搬送ベルト３０の速度を低速回転に切り替えて、積層位置の通過時間を確保してもよい。
【０１２４】
＜第１０実施形態＞
第１０実施形態および第１１実施形態は、第５実施形態と同様にレイヤー形成ユニットＵ２と積層ユニットＵ３の間に中間ユニットＵ４を配置する点で共通するが、中間ユニットＵ４が第３の中間担持体であるバッファローラを２つ備えている点で異なっている。以下の説明では、前述の実施形態と共通する構成には同じ符号を用い、詳しい説明は割愛する。
【０１２５】
［造形装置の全体構成］
図１３を参照して、本発明の第１０実施形態に係る造形装置の全体構成について説明する。図１３は、第１０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１３に示すように、本実施形態の造形装置は、レイヤー形成ユニット（像形成ユニットとも称す）Ｕ２と積層ユニットＵ３の間に、２つのバッファローラを備える中間ユニットＵ４を有する。中間ユニットＵ４は、レイヤー形成ユニットＵ２から積層ユニットＵ３への粒子レイヤーの受け渡しを順次行うユニットである。また、制御ユニットＵ１は、中間ユニット制御部Ｕ１４を有する。中間ユニット制御部Ｕ１４は、中間ユニット４における各バッファローラ１４０ａ、１４０ｂの接触状態切替プロセスを制御する機能を有する。以降の説明において、バッファローラ１４０ａと１４０ｂを特に区別する必要がない場合は、バッファローラ１４０とも記す。
【０１２６】
［レイヤー形成ユニット］
図１３に示すように、レイヤー形成ユニットＵ２は、第１の粒子像形成部１０ａ、第２の粒子像形成部１０ｂ、第１の搬送ベルト１１、ベルトクリーニング装置１２、画像検知センサー１３を備えている。レイヤー形成ユニットＵ２の各部の構成は、第１の搬送ベルト１１が、複数のローラ１１０、１１１、１１２に張架されている以外は、第１実施形態と同様の構成をとることができるため、詳細な説明は省略する。
なお、図１３に示したレイヤー形成ユニットＵ２の構成において、ローラ１１０、１１１、１１２の他にテンションローラを設け、第１の搬送ベルト１１のテンションを調整できるようにしてもよい。また、本実施形態では第１の搬送ベルト１１を３つのローラに張架させた構成としたが、図１のように第１の搬送ベルト１１を２つのローラに張架させた構成であってもよい。
【０１２７】
［積層ユニット］
次に、積層ユニットＵ３の構成を説明する。積層ユニットＵ３は、レイヤー形成ユニットＵ２で形成された粒子レイヤーを、後述する中間ユニットＵ４のいずれかのバッファローラ１４０から受け取り、これを順に積層し固着することによって、立体物を形成するユニットである。
【０１２８】
図１３に示すように、積層ユニットＵ３は、第２の搬送ベルト３０、３次転写ローラ３１、画像検知センサー３２、ヒーター３３、ステージ３４を備えている。積層ユニットＵ
３の構成は、第２の搬送ベルト３０がレイヤー形成ユニットＵ２で形成された粒子レイヤーを、中間ユニットＵ４を介して受け取る点で、第１実施形態とは異なっている。そのため、ローラ（３次転写ローラ）３１は、中間ユニットＵ４のバッファローラ１４０との間で第２の搬送ベルト３０を挟み込む。これにより、バッファローラ１４０の表面と第２の搬送ベルト３０との間に３次転写ニップを形成する。そして、バッファローラ１４０から第２の搬送ベルト３０に向かう方向の静電界が粒子レイヤーにかかるように不図示の電源により３次転写ローラ３１に転写バイアス（例えば、粒子レイヤーとは逆極性のバイアス）を印加する。これにより、バッファローラ１４０から粒子レイヤーを第２の搬送ベルト３０側へと転写させる。本実施形態では、バッファローラ１４０を介することにより、第２の搬送ベルト３０の搬送方向が、第１実施形態とは反対向きになっている。これら以外の点は第１実施形態の積層ユニットＵ３の構成と同様であるため、その他の詳細な説明は省略する。
【０１２９】
［中間ユニット］
次に、中間ユニットＵ４の構成を説明する。中間ユニットＵ４は、レイヤー形成ユニットＵ２で形成された粒子レイヤーを第１の搬送ベルト１１から受け取り、受け取った粒子レイヤーを後段の積層ユニットＵ３に受け渡すユニットである。中間ユニットＵ４は、第３の中間担持体であるバッファローラ１４０を複数有する。
【０１３０】
図１３に示すように、中間ユニットＵ４は、第１のバッファローラ１４０ａ、第２のバッファローラ１４０ｂ、回転支持体１４１を備えている。また、中間ユニットＵ４はクリーニング装置１４２をさらに備えていているのが好ましい。以下、中間ユニットＵ４の各部の構成について詳しく説明する。
【０１３１】
（バッファローラ）
第１のバッファローラ１４０ａおよび第２のバッファローラ１４１ｂには、第５実施形態のバッファローラ４３と同様の構成のローラを用いると良い。各バッファローラ１４０はレイヤー形成ユニットＵ２で形成された粒子レイヤーを第１の搬送ベルト１１から受け取り、これを後段の積層ユニットＵ３へと受け渡す中間部材である。各バッファローラ１４０は、いずれも後述する回転支持体１４１に回転可能に支持されており、不図示のモーターの駆動力によってそれぞれ図中時計回りに回転することができる。
【０１３２】
ここで、それぞれのバッファローラ１４０は、第１の搬送ベルト１１および第２の搬送ベルト３０のそれぞれと接触しているか否かによって、以下の３つの接触状態をとることができる。１つ目の状態は、第１の搬送ベルト１１とバッファローラ１４０が接触し、かつ、第２の搬送ベルト３０とバッファローラ１４０とが離間する第１の接触状態である。２つ目の状態は、第１の搬送ベルト１１とバッファローラ１４０が離間し、かつ、第２搬送ベルト３０とバッファローラ１４０とが接触する第２の接触状態である。そして、３つ目の状態は、第１の搬送ベルト１１とバッファローラ１４０が離間し、かつ、第２の搬送ベルト３０とバッファローラ１４０とが離間する第３の接触状態である。
【０１３３】
本実施形態では、後述する分断機構（切替手段）によって、各バッファローラ１４０の接触状態を、上述の３つの状態にそれぞれ切り替えることができる。また、本実施形態ではさらに、第３の接触状態のうち特殊な状態として、バッファローラ１４０が後述するクリーニング装置１４２と接触する第４の接触状態を有していてもよい。
【０１３４】
以下、図１３に示すように第１のバッファローラ１４０ａが第１の接触状態にあり、第２のバッファローラ１４０ｂが第２の接触状態にある場合について説明する。
【０１３５】
（第１の接触状態にあるバッファローラ）
第１のバッファローラ１４０ａは、レイヤー形成ユニットＵ２の対向ローラ１１０との間で第１の搬送ベルト１１を挟み込むことで、第１のバッファローラ１４０ａの表面と第１の搬送ベルト１１との間に２次転写ニップを形成する。そして、不図示の電源により第１のバッファローラ１４０ａに粒子レイヤーとは逆極性のバイアスを印加することで、粒子レイヤーを第１のバッファローラ側へと転写させる（２次転写）。
【０１３６】
（第２の接触状態にあるバッファローラ）
第２のバッファローラ１４０ｂは、積層ユニットＵ３の３次転写ローラ３１との間で第２の搬送ベルト３０を挟み込む。これにより、バッファローラ１４０ｂの表面と第２の搬送ベルト３０との間に３次転写ニップを形成する。そして、不図示の電源により３次転写ローラ３１に粒子レイヤーとは逆極性のバイアスを印加することで、粒子レイヤーを第２の搬送ベルト３０側へと転写させる（３次転写）。
【０１３７】
（回転支持体）
回転支持体１４１は、各バッファローラ１４０を回転自在に支持する支持体である。また、回転支持体１４１自身も、中間ユニットＵ４本体に対して回転自在に支持されている。回転支持体１４１は、中間ユニット制御部Ｕ１４に制御されることで、バッファローラ１４０を複数個支持しながら回転することができる。すなわち、支持している複数個のバッファローラ１４０の位置を移動させ、バッファローラ１４０の接触状態を上述した３つの接触状態に切り替えることができる。このように本実施形態では、回転支持体１４１と中間ユニット制御部Ｕ１４によって、バッファローラ１４０の接触状態を切り替える分断機構が構成される。
【０１３８】
本実施形態に係る回転支持体１４１は、図１３に示すように、第１のバッファローラ１４０ａ、第２のバッファローラ１４０ｂ、回転支持体１４１のそれぞれの回転中心（回転軸）が一直線上に並ぶように、バッファローラ１４０ａ、１４０ｂを支持する。すなわち、回転支持体１４１は、回転支持体１４１を１８０°回転させたときに重なる位置に、それぞれのバッファローラ１４０を支持する。換言すれば、回転支持体１４１は各バッファローラ１４０を、回転支持体１４１の回転軸に対して回転対称な位置に支持する。
【０１３９】
これにより、第１のバッファローラ１４０ａを第１の接触状態にすると同時に、第２のバッファローラ１４０ｂを第２の接触状態とすることができる。また、第２のバッファローラ１４０ｂを第１の接触状態にすると同時に、第１のバッファローラ１４０ａを第２の接触状態とすることができる。すなわち、いずれか一方のバッファローラ１４０を第１の接触状態としたときに、もう一方のバッファローラ１４０は第２の接触状態となる。これにより、前述した２次転写と３次転写とを同時に行うことができるため、造形装置による立体物の造形を高速に行うことができる。
【０１４０】
（クリーニング装置）
クリーニング装置１４２は、各バッファローラ１４０の表面に付着した材料をクリーニングする手段である。本実施形態では、バッファローラ１４０に対しカウンター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。
【０１４１】
本実施形態ではクリーニング装置１４２を、回転支持体１４１を反時計回りに９０°回転させたときに、第１の接触状態にあったバッファローラ１４０がクリーニング装置１４２と接触する位置に配置しておく。このようにクリーニング装置１４２とバッファローラ１４０とが接触した状態でバッファローラ１４０を回転させることで、バッファローラ１４０の表面に付着した材料をクリーニングすることができる。
【０１４２】
（分断機構）
上述のように本実施形態では、回転支持体１４１と中間ユニット制御部Ｕ１４によって、バッファローラ１４０の接触状態を切り替える分断機構（切替手段）を構成したが、この構成に限定はされない。例えば、各バッファローラ１４０がそれぞれ独立に移動することによって、第１の搬送ベルト１１または第２の搬送ベルト３０と接触／離間する構成としてもよい。しかし、本実施形態のように各バッファローラ１４０を回転支持体１４１に支持し、回転支持体１４１を回転させることによって接触状態を切り替える構成とすることで、分断機構の構成を小型化できる。またこれにより、各バッファローラ１４０の接触状態を切り替える際に必要な駆動力および消費電力を低減することができる。
【０１４３】
［造形装置の動作］
次に、上記構成を有する造形装置の動作について説明する。ここでは既に制御ユニットＵ１によるスライスデータの生成処理は完了しているものとして、各層の粒子レイヤーを形成し、粒子レイヤーを積層するプロセスを、適宜図面を参照して順に説明する。図１４は、本実施形態の造形装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。
【０１４４】
まず、制御ユニットＵ１は中間ユニットＵ４を制御し、レイヤー形成ユニットＵ２の第１の搬送ベルト１１と中間ユニットＵ４の第１のバッファローラ１４０ａとを接触状態とする（Ｓ１５００）。すなわち、第１のバッファローラ１４０ａを、第１の接触状態とする。そして、制御ユニットＵ１は、各粒子像形成部１０の像担持体１００、第１の搬送ベルト１１、及び、第１のバッファローラ１４０ａが同じ外周速度（プロセス速度）で同期して回転するよう、モーター等の駆動源を制御する。
【０１４５】
回転速度が安定した後、第１のバッファローラ１４０ａと、第１のバッファローラ１４０ａが接触したレイヤー形成ユニットＵ２とにおいて、レイヤー形成プロセスによる粒子レイヤーの形成が行われる（Ｓ１５０１）。
【０１４６】
以下、レイヤー形成プロセスについて順に説明する。図１５は、本実施形態の造形装置におけるレイヤー形成プロセスを示すフローチャートである。なお、ここでは第１のバッファローラ１４０ａとレイヤー形成ユニットＵ２とが接触した状態におけるレイヤー形成プロセスについて説明するが、第２のバッファローラ１４０ｂがレイヤー形成ユニットＵ２と接触した状態についても同様である。
【０１４７】
（レイヤー形成プロセス）
まず、最上流の粒子像形成部１０ａの像形成を開始する（Ｓ１６０１）。すなわち、制御ユニットＵ１は、帯電装置１０１ａを制御し、像担持体１００ａの表面全域を所定の極性でかつ所定の帯電電位でほぼ均一に帯電させる。続いて制御ユニットＵ１は、スライスデータに基づいて、帯電した像担持体１００ａの表面を露光装置１０２ａによって露光する。ここでは、露光によって電荷を除去することにより、露光部と非露光部との間に電位差を形成する。この電位差による像が静電潜像である。一方、制御ユニットＵ１は、現像装置１０３ａを駆動して、像担持体１００ａ上の潜像に構造材料の粒子を付着させ、構造材料の粒子像を形成する。この粒子像は、転写装置１０４ａによって第１の搬送ベルト１１上へと１次転写される。
【０１４８】
また、制御ユニットＵ１は、粒子像形成部１０ａでの像形成開始から所定の時間差で下流側の粒子像形成部１０ｂの像形成を開始する（Ｓ１６０２）。粒子像形成部１０ｂにおける像形成も粒子像形成部１０ａにおける像形成と同様の手順で行われる。ここで、像形成開始の時間差は、上流側の粒子像形成部１０ａにおける１次転写ニップから下流側の粒子像形成部１０ｂにおける１次転写ニップまでの距離をプロセス速度で割った値に設定される。これにより、それぞれの粒子像形成部１０ａ、１０ｂで形成された２つの粒子像が
第１の搬送ベルト１１上で位置合わせして配置され、構造材料とサポート材料からなる１層分の粒子レイヤーが形成される（１次転写）（Ｓ１６０３）。なお、サポート部分が必要無い断面の場合には、粒子像形成部１０ｂの像形成は行われない。その場合、構造材料の粒子像のみで粒子レイヤーが形成されることとなる。
【０１４９】
その後、画像検知センサー１３によって第１の搬送ベルト１１上の粒子レイヤーを読み取り、その結果が制御ユニットＵ１に入力される（Ｓ１６０４）。制御ユニットＵ１は、画像検知センサー１３から入力された画像情報を解析することで、当該粒子レイヤーの異常を検知する。例えば、粒子レイヤーの像が所望の像でない場合、粒子レイヤーが見つからない場合、粒子レイヤーの厚みのばらつきが大きい場合、粒子レイヤーの像の位置ずれが大きく後段の調整ではリカバリが困難な場合、などには異常と判定する（Ｓ１６０５；ＹＥＳ）。なお、異常の場合のエラー処理については後ほど説明することとし、まずは粒子レイヤーに異常が無い場合の動作について説明する。
【０１５０】
粒子レイヤーに異常が無い場合（Ｓ１６０５；ＮＯ）、粒子レイヤーは第１の搬送ベルト１１によって中間ユニットＵ４の第１のバッファローラ１４０ａへと搬送される。
【０１５１】
上記のように粒子レイヤーの形成動作が行われている間、中間ユニットＵ４の第１のバッファローラ１４０ａは第１の搬送ベルト１１に接触した状態で、同じ外周速度（プロセス速度）で同期回転している。そして、第１の搬送ベルト１１に担持された粒子レイヤーの前端が２次転写ニップに到達するタイミングに合わせて、制御ユニットＵ１が第１のバッファローラ１４０ａに所定の転写バイアスを印加する。すなわち、第１の搬送ベルト１１に担持された粒子レイヤーが少なくとも２次転写ニップを通過している期間中は、制御ユニットＵ１が第１のバッファローラ１４０ａに所定の転写バイアスを印加する。これにより、粒子レイヤーを第１のバッファローラ１４０ａへと転写させる（２次転写）（Ｓ１６０６）。
【０１５２】
なお、第１のバッファローラ１４０ａにおける２次転写の影響を低減できるという点で、２次転写が行われる前に、レイヤー形成ユニットＵ２におけるレイヤー形成プロセス（１次転写）を完了させておくのが好ましい。ただし、この順番に限定されることはなく、１次転写と２次転写とを同時に行ってもよい。
以上の一連の動作により、粒子レイヤー形成プロセスは終了する。
【０１５３】
レイヤー形成プロセスによって粒子レイヤーが形成され、第１のバッファローラ１４０ａ上に粒子レイヤーが転写された後、制御ユニットＵ１は不図示のモーターを制御することで回転支持体１４１を図１３中の時計回りに１８０°回転させる（Ｓ１５０２）。本実施形態ではこの動作を、「ロータリー」と称する。これにより、第１のバッファローラ１４０ａを積層ユニットＵ３の第２の搬送ベルト３０と接触させ、第２のバッファローラ１４０ｂをレイヤー形成ユニットＵ２の第１の搬送ベルト１１と接触させる。すなわち、第１のバッファローラ１４０ａを第２の接触状態とし、第２のバッファローラ１４０ｂを第１の接触状態とする。
【０１５４】
次に、制御ユニットＵ１は、各粒子像形成部１０の像担持体１００、第１の搬送ベルト１１、及び、第２のバッファローラ１４０ｂが同じ外周速度（プロセス速度）で同期して回転するよう、モーター等の駆動源を制御する。また、制御ユニットＵ１は、第２の搬送ベルト３０と第１のバッファローラ１４０ａとが同じ外周速度（プロセス速度）で同期して回転するよう、モーター等の駆動源を制御する。
【０１５５】
回転速度が安定した後、第２のバッファローラ１４０ｂと、第２のバッファローラ１４０ｂが接触したレイヤー形成ユニットＵ２とにおいて、レイヤー形成プロセスによる粒子
レイヤーの形成が行われる（Ｓ１５０３）。レイヤー形成プロセスについては上述のとおりである。また、第１のバッファローラ１４０ａと、第１のバッファローラ１４０ａと接触した積層ユニットＵ３とにおいて、積層プロセスによる粒子レイヤーの積層が行われる（Ｓ１５０３）。
【０１５６】
以下、積層プロセスについて順に説明する。図１６は、本実施形態の造形装置における積層プロセスを示すフローチャートである。なお、ここでは第１のバッファローラ１４０ａと積層ユニットＵ３とが接触した状態における積層プロセスについて説明するが、第２のバッファローラ１４０ｂが積層ユニットＵ３と接触した状態についても同様である。
【０１５７】
（積層プロセス）
第２の搬送ベルト３０と第１のバッファローラ１４０ａは、同じ外周速度（プロセス速度）で同期回転する。そして、第１の中間バッファローラ１４０ａに担持された粒子レイヤーの前端が３次転写ニップに到達するタイミングに合わせて、制御ユニットＵ１が３次転写ローラ３１に所定の転写バイアスを印加する。これにより、粒子レイヤーを第２の搬送ベルト３０へと転写させる（３次転写）（Ｓ１７０１）。
【０１５８】
３次転写の後、第２の搬送ベルト３０はプロセス速度のまま回転を続け、粒子レイヤーを図１３の矢印方向に搬送する。そして、画像検知センサー３２によってベルト上の粒子レイヤーの位置を検知すると、制御ユニットＵ１はその検知結果を基に粒子レイヤーを所定の積層位置まで搬送する（Ｓ１７０２）。粒子レイヤーが積層位置に到達するタイミングで制御ユニットＵ１は第２の搬送ベルト３０および第１のバッファローラ１４０ａの回転を停止し、粒子レイヤーを積層位置に位置決めする（Ｓ１７０３）。その後、制御ユニットＵ１はステージ３４を上昇させ（ベルト面に近づけ）、ステージ面（１層目の場合）又はステージ面上に形成された立体物の上面（２層目以降の場合）を第２の搬送ベルト３０上の粒子レイヤーに接触させる（Ｓ１７０４）。
【０１５９】
この状態のまま、制御ユニットＵ１は、所定の温度制御シーケンスにしたがって、ヒーター３３の温度を制御する。具体的には、最初に、第１の目標温度までヒーター３３を加熱する第１の温度制御モードを所定時間行って、粒子レイヤーの造形材料を熱溶融させる（Ｓ１７０５）。これにより粒子レイヤーが軟化し、シート状のレイヤーとステージ面又は立体物上面とが密着する。その後、第１の目標温度よりも低い第２の目標温度にヒーター３３を制御する第２の温度制御モードを所定時間行い、軟化したレイヤーを固化する（Ｓ１７０６）。第２の温度制御モード終了後、制御ユニットＵ１はステージ３４を下降させる（ベルト面から離間させる）（Ｓ１７０７）。これにより、シート状のレイヤーの積層が完了する。
【０１６０】
レイヤー形成プロセスにおける２次転写（Ｓ１６０６）と、積層プロセスにおける３次転写（Ｓ１７０１）がともに完了した後、制御ユニットＵ１は不図示のモーターを制御して回転支持体１４１を図１３中の時計回りに１８０°回転させる（Ｓ１５０４）。これにより、第１のバッファローラ１４０ａをレイヤー形成ユニットＵ２の第１の搬送ベルト１１と接触させ、第２のバッファローラ１４０ｂを積層ユニットＵ３の第２の搬送ベルト３０と接触させる。すなわち、第１のバッファローラ１４０ａを第１の接触状態とし、第２のバッファローラ１４０ｂを第２の接触状態とする。
【０１６１】
その後、今度は第１のバッファローラ１４０ａと、第１のバッファローラ１４０ａが接触したレイヤー形成ユニットＵ２とにおいて、レイヤー形成プロセスによる粒子レイヤーの形成を行う（Ｓ１５０６）。また、第２のバッファローラ１４０ｂと、第２のバッファローラ１４０ｂが接触した積層ユニットＵ３とにおいて、積層プロセスによる粒子レイヤーの積層を行う（Ｓ１５０６）。レイヤー形成プロセス、積層プロセスについては上述の
とおりである。
【０１６２】
レイヤー形成プロセスにおける２次転写（Ｓ１６０６）と、積層プロセスにおける３次転写（Ｓ１７０１）がともに完了した後、制御ユニットＵ１は不図示のモーターを制御して回転支持体１４１を図１３中の時計回りに１８０°回転させる（Ｓ１５０７）。
【０１６３】
本実施形態ではこのように、ロータリーによって各バッファローラ１４０の接触状態を第１の接触状態と第２の接触状態の間で切り替え、レイヤー形成プロセスおよび積層プロセスを繰り返す（Ｓ１５０３〜）。
【０１６４】
以上述べたレイヤー形成プロセスと積層プロセスを必要回数繰り返すことで、ステージ３４上にスライスデータに基づいた立体物が形成される。最後に、ステージ３４から立体物を取り外し、温水などで水溶性のサポート材料を除去することで、造形対象物に対応する立体物を得ることができる。サポート材料を除去した後、立体物に対して表面処理や組立などの所定の処理を施すことにより、最終製品を得てもよい。
【０１６５】
（エラー処理）
次に、レイヤー形成プロセスにおいて形成された粒子レイヤーで異常が検知された場合のエラー処理（Ｓ１６０７）について説明する。
【０１６６】
図１５のＳ１６０５において、第１の搬送ベルト１１上の粒子レイヤーに異常ありと判定された場合、各バッファローラ１４０における２次転写と３次転写が完了したら、制御ユニットＵ１は、回転支持体１４１を図１３中の反時計回りに９０°回転させる。これにより、異常のある粒子レイヤーが２次転写されたバッファローラ１４０をクリーニング装置１４２と接触させる。このように、クリーニング装置１４２とバッファローラ１４０とが接触した状態でバッファローラ１４０を回転させることで、異常のある粒子レイヤーをクリーニング装置１４２によって回収する。
【０１６７】
なお、クリーニング装置１４２を配置する位置は、各バッファローラ１４０が第３の接触状態にあるときに接触する位置であれば、限定はされない。すなわち、本実施形態では、上述の第３の接触状態のうち特殊な状態として、第１および第２の搬送ベルトとは接触せず、クリーニング装置１４２と接触する第４の接触状態を有する。異常のある粒子レイヤーが転写されたバッファローラ１４０を、分断機構（切替手段）によって第４の接触状態へと切り替えることによって、バッファローラ１４０のクリーニングを行うことができる。
【０１６８】
あるいは、異常のある粒子レイヤーをバッファローラ１４０へと２次転写する前に、回転支持体１４１を回転させて、第１の搬送ベルト１１と各バッファローラ１４０を離間させる構成としてもよい。この場合は、異常のある粒子レイヤーはバッファローラ１４０へ受け渡されず、ベルトクリーニング装置１２によって自動的に回収される。
【０１６９】
以上のクリーニングプロセスによってクリーニングが行われた後、回転支持体１４１を回転させることによって第１の搬送ベルト１１とバッファローラ１４０が接触状態に復帰し、再度、同じ層のレイヤー形成プロセスの実行が開始される。
【０１７０】
［本実施形態の利点］
以上述べた本実施形態の造形装置によれば、レイヤー形成ユニットＵ２と積層ユニットＵ３と中間ユニットＵ４のようにプロセスごとにユニットを分けたので、装置構成の自由度及び拡張性が高いという利点がある。
【０１７１】
また、中間ユニットＵ４を設け、レイヤー形成ユニットＵ２の第１の搬送ベルト１１と積層ユニットＵ３の第２の搬送ベルト３０とを常に離間した状態にした。これにより、積層プロセスとレイヤー形成プロセスとを独立に制御することができる。したがって、例えば、第２の搬送ベルト３０の回転、停止などを、レイヤー形成ユニットＵ２の状態を考慮せずに制御することができ、シーケンスの簡易化及び動作の安定化を図ることができる。また、バッファローラ１４０を移動させる構成としたので、装置の小型化ならびにローラの状態切替に必要な駆動力及び消費電力を低減することができるという利点もある。
【０１７２】
さらに、本実施形態では、中間ユニットＵ４にバッファローラ１４０を２つ設けることにより、２次転写と３次転写を同時に行うことができる構成とした。
【０１７３】
図１７Ａは、本実施形態の造形装置による立体物の製造プロセスの各工程の動作タイミングを示すチャート図である。また、図１７Ｂは、バッファローラ１４０を１つだけ設けた場合（第５実施形態）の造形装置による立体物の製造プロセスの各工程のタイミングチャートである。なお、図１７Ａ、図１７Ｂにおいては簡単のために、１次転写、２次転写、３次転写、３次転写以降の積層プロセスに要する時間を全て等しいものと仮定し、３層分のレイヤーを積層する場合について示した。
【０１７４】
バッファローラ１４０が１つの場合、積層プロセスとレイヤー形成プロセスとを独立に制御するためには、２次転写と３次転写とを交互に繰り返す必要がある。しかし本実施形態によれば、それぞれのバッファローラ１４０で２次転写と３次転写を同時に行うことができる。そのため、図１７Ａに示すように、立体物の作製時間を短縮することができる。
【０１７５】
なお、積層プロセスまたはレイヤー形成プロセスのうち、一方のプロセスが先に完了した場合には、先にプロセスが完了した方のユニット（レイヤー形成ユニットＵ２または積層ユニットＵ３）の動作を停止しておくとよい。これによりレイヤー形成ユニットＵ２を構成する部材や、積層ユニットＵ３を構成する部材の劣化を抑制できるからである。
【０１７６】
また、本実施形態では、異常のある粒子レイヤーを検知し除去する構成を設けたので、エラー対応及び動作の再開を自動的に行うことができる。本実施形態ではこのとき、バッファローラ１４０（１４０ａまたは１４０ｂ）を離間状態に切り替えてバッファローラ１４０または第１の搬送ベルト１１のクリーニングを行う構成とした。これにより、異常のある粒子レイヤーが積層ユニットＵ３へ進入することを防止するので、第２の搬送ベルト３０の汚れを防止することができる。さらに、積層ユニットＵ３内でのエラー回避手段が不要となるため、積層ユニットＵ３の構成を簡易化できるという利点もある。
【０１７７】
＜第１１実施形態＞
図１８は、本発明の第１１実施形態に係る造形装置の全体構成を模式的に示している。
第１０実施形態において、中間ユニットＵ４は、図１３のように２つのバッファローラ１４０を有する構成としたが、バッファローラの数は２つに限定はされない。
【０１７８】
すなわち、中間ユニットＵ４はバッファローラをｎ個（ｎは２以上の整数）有する構成とすればよい。このとき回転支持体１４１は、ｎ個のバッファローラ１４０のそれぞれを、回転支持体１４１の回転軸に対してｎ回対称な位置に支持することが好ましい。これにより、回転支持体１４１を１／ｎ回転させることで、ｎ個のバッファローラ１４０の位置を順次入れ替えることが可能となる。
【０１７９】
本実施形態に係る中間ユニットＵ４は、図１８のように４つのバッファローラ１４０（１４０ａ〜１４０ｄ）を有している。以下、前述の実施形態と共通する部分の説明は割愛し、第１１実施形態に特有の構成についてのみ説明を行う。
【０１８０】
図１８に示すように、本実施形態に係る回転支持体１４１は、４つのバッファローラ１４０ａ〜１４０ｄを、回転支持体１４１の円周に沿ってほぼ９０°間隔の割り付けで支持している。この構成によって、第１０実施形態と同様、第１のバッファローラ１４０ａを第１の接触状態とすると、第２のバッファローラ１４０ｂを第２の接触状態とすることができる。また、第１のバッファローラ１４０ａを第２の接触状態とすると、第２のバッファローラ１４０ｂを第１の接触状態とすることができる。
【０１８１】
本実施形態ではさらに、第１のバッファローラ１４０ａを第４の接触状態とすると、第３のバッファローラ１４０ｃを第１の接触状態に、第４のバッファローラ１４０ｄを第２の接触状態にすることができる。すなわち、上述のエラー処理プロセスにおいて例えば第１のバッファローラ１４０ａをクリーニング装置１４２に接触させてクリーニングしている間に、第３のバッファローラ１４０ｃとレイヤー形成ユニットＵ２との間で２次転写を行うことができる。このように、本実施形態によれば、エラー処理を行う場合であっても、立体物の作製時間をさらに短縮することが可能となる。
【０１８２】
なお、本実施形態ではバッファローラ１４０を４つ備えた実施形態について説明したが、これに限定はされず、バッファローラを３つ以上有する場合にこの効果を奏することが可能となる。その場合は、レイヤー形成ユニットＵ２、積層ユニットＵ３、中間ユニットＵ４を、バッファローラ１４０の少なくとも３つが同時に第１、第２、第４の接触状態となるように配置すればよい。
【０１８３】
また、例えば第１のバッファローラ１４０ａと第２のバッファローラ１４０ｂの２つのみを用いて２次転写と３次転写とを繰り返した場合、バッファローラ１４０が徐々に汚れる可能性がある。このような場合には、定期的に使用するバッファローラ１４０の組み合わせを入れ替え、使用しないバッファローラ１４０についてはクリーニング装置１４２を用いてクリーニングを行う構成としてもよい。これにより、造形装置のメンテナンスに要する手間を削減することができ、コストの観点で好ましい。
【０１８４】
以上述べた本実施形態の構成によっても、第１０実施形態と同様の作用効果を奏することができる。加えて、バッファローラ１４０のクリーニングを行いながら、他のバッファローラ１４０を用いて立体物の作製を行うことができるため、造形装置を高速に動作させることができる。
【０１８５】
＜第１２実施形態＞
第１２実施形態は、積層位置より下流側に第２の搬送ベルト３０上の造形材料を除去するクリーニング手段を設ける形態である。以下の説明では、前述の実施形態と共通する構成には同じ符号を用い、詳しい説明は割愛する。
［造形装置の全体構成］
図１９を参照して、本発明の第１２実施形態に係る造形装置の全体構成について説明する。図１９は、第１２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。本実施形態では、レイヤー形成ユニットＵ２の第１の搬送ベルト１１、積層ユニットＵ３の第２の搬送ベルト３０が、それぞれ、第１の中間担持体、第２の中間担持体に該当する。
【０１８６】
［積層ユニット］
【０１８７】
図１９に示すように、本実施形態の積層ユニットＵ３は、第２の搬送ベルト３０、２次転写ローラ３１、画像検知センサー３２、ヒーター３３、ステージ３４、冷却ローラ３６ａと３６ｂ、ブレードクリーニング手段５０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。
【０１８８】
（第２の搬送ベルト）
第２の搬送ベルト３０は、レイヤー形成ユニットＵ２で形成された粒子レイヤーを第１の搬送ベルト１１から受け取り、その粒子レイヤーを積層位置まで担持搬送する第２の中間担持体である。積層位置とは、粒子レイヤーをステージの上あるいは造形中の立体物へ積み上げるために、粒子レイヤーと積層面との接触が行われる位置である。図１９の構成では、第２の搬送ベルト３０がヒーター３３とステージ３４とで挟まれる部分が積層位置に該当する。
【０１８９】
第２の搬送ベルト３０は、中抵抗材料または導電性材料からなる無端ベルトである。中抵抗材料とは１０６Ω・ｃｍ以上１０１３Ω・ｃｍ未満の抵抗率を有する材料であり、例えば、導電性物質を添加した樹脂やポリイミドなどを用いることができる。導電性材料とは１０３Ω・ｃｍ以下の抵抗率を有する材料であり、例えば、ステンレスなどを用いることができる。第２の搬送ベルト３０は、図１９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。ローラ３１、３０１、３０２のうち少なくともいずれかが駆動ローラであり、不図示のモーターの駆動力によって第２の搬送ベルト３０を図中時計回りに回転させる。
【０１９０】
ここでは、第２の搬送ベルト３０の回転方向（搬送方向）に沿った位置を、第２の搬送ベルト３０が第１の搬送ベルト１１から粒子レイヤーを受け取る位置（２次転写位置）を起点（最上流）として表現する。例えば、第２の搬送ベルト３０の表面上の位置ないし範囲をある基準点との相対位置で表現する場合、「基準点より上流側」は、回転方向（搬送方向）に沿って２次転写位置から基準点までの範囲を意味する。また、「基準点より下流側」は、回転方向（搬送方向）に沿って基準点から２次転写位置までの範囲を意味する。例えば、積層ステージ３４は、ローラ３０２よりも下流側にあり、ローラ３０１よりも上流側にある。
【０１９１】
ローラ３０３、３０４は、第２の搬送ベルト３０のテンションの調整と、積層位置を通過する第２の搬送ベルト３０（つまり積層時の粒子レイヤー）を積層面と平行に保つ役割を担うローラ対である。
２次転写ローラ３１、画像検知センサー３２、ヒーター３３、ステージ３４の構成は、前述の実施形態の構成と同様である。
【０１９２】
（温度調整手段）
冷却手段である冷却ローラ３６ａと３６ｂは、粒子レイヤーに異常が発生した場合に第２の搬送ベルト３０上の粒子レイヤーを残留造形材料として除去するために温度調整する機構である。
【０１９３】
図１９に示すように、冷却ローラ３６ａと３６ｂは、ローラ３０３と３０１の間において、積層ユニットＵ３の第２の搬送ベルト３０を挟みこむように配置される。冷却ローラ３６ａと３６ｂは、ローラ３０３通過後の残留造形材料をその軟化温度よりも低い温度（造形材料が固化する温度）に冷却（ＡＢＳの場合は１００℃以下）して固形化する。
【０１９４】
（クリーニング手段）
ブレードクリーニング手段５０はブレード形状部材であり、ここではウレタンゴム製板状部材である。ブレードクリーニング手段５０は、冷却ローラ３６ａと３６ｂの下流側において、第２の搬送ベルト３０上の残留造形材料を掻き取り除去する。図１９に示すように、ローラ３０１によって第２の搬送ベルト３０が湾曲する部分で、ブレードクリーニング手段５０のエッジ部（稜線）が第２の搬送ベルト３０の表面に当接することが好ましい。第２の搬送ベルト３０の湾曲によって、残留造形材料が剥離しやすいからである。
【０１９５】
［造形装置の動作］
造形装置の基本的な動作は、前述した実施形態と同様である。以下、本実施形態に特有の動作である、残留造形材料が発生した場合のクリーニング処理について説明する。すなわち、エラー発生時の処理である。
【０１９６】
（エラー発生時の処理）
制御ユニットＵ１は、画像検知センサー１３及び３２から入力された情報を解析することで、当該粒子レイヤーの異常を検知する。例えば、粒子レイヤーの厚みのばらつきが大きい場合、粒子レイヤーの像の位置ずれが大きい場合、などには異常と判定する。
【０１９７】
画像検知センサー１３が異常を検知した場合、制御ユニットＵ１は、分断機構４０を制御して第１の搬送ベルト１１と積層ユニットＵ３の第２の搬送ベルト３０とを離間させる。これにより、第１の搬送ベルト１１上の粒子レイヤーを第２の搬送ベルト３０に渡さないようにする。
【０１９８】
また、画像検知センサー３２が異常を検知した場合には、制御ユニットＵ１は、ステージ３４の動作を制御し、異常のある粒子レイヤーがステージ３４の上に、もしくはステージ３４上の立体物（作製中のもの）の上に転写されないようにする。
【０１９９】
（残留造形材料が発生する場合）
画像検知センサー１３の異常検知タイミングによっては、制御ユニットＵ１が分断機構４０を駆動させて二つの搬送ベルト１１と３０を離間させる前に、造形材料の一部または全部が第２の搬送ベルト３０に転写されてしまう可能性がある。その場合、不完全な粒子レイヤーが第２の搬送ベルト３０上に存在してしまうことになる。
【０２００】
このような場合も含め、画像検知センサー３２が異常を検知した場合には、制御ユニットＵ１は、異常のある粒子レイヤーがステージ３４の上に、もしくはステージ３４上の立体物（作製中のもの）の上に転写されないように制御する。例えば、異常を検知した場合には、ステージ３４の上昇を中止すればよい。その結果、第２の搬送ベルト３０上に異常のある粒子レイヤーが残留造形材料として存在することになる。
【０２０１】
（温度調整手段及びクリーニング手段）
図１９に示すように、異常のある粒子レイヤーは、残留造形材料として第２の搬送ベルト３０上に固着したままローラ３０３を通過し、冷却ローラ３６ａと３６ｂによって１００℃以下に冷却（ＡＢＳの場合）され固形化する。固形化した残留造形材料は、ブレードクリーニング手段５０によって掻きとられる。これにより、第２の搬送ベルト３０上の残留造形材料が除去される。
【０２０２】
これにより、造形途中で粒子レイヤーに異常が発生した場合に、異常のある粒子レイヤーを除去することができ、作製途中の立体物の上に異常のある粒子レイヤーが積層されることを防止できる。したがって、作製途中の立体物を無駄にすることなく、造形を継続することが可能となる。
【０２０３】
この他にも、電源喪失（停電など）や材料の供給不足等により、造形処理の途中で装置が停止した場合、粒子レイヤーが第２の搬送ベルト３０に残留することがある。これらの異常停止が発生した場合も、造形処理を再開する前に、第２の搬送ベルト３０に残留した造形材料をクリーニング手段５０によって除去するとよい。第２の搬送ベルト３０上で造形材料が溶融された時に装置が異常停止した場合、造形材料が固化し、強固に第２の搬送ベルト３０に付着してしまう。このような場合に本実施形態のクリーニング手段５０は効
果が大きい。
【０２０４】
特に、造形装置の停止後に一定時間が経過して固化した残留造形材料の除去には、冷却手段３６ａ、３６ｂとブレードクリーニング手段５０によるクリーニングが効果的である。
なお、エラー発生時に限らず、レイヤー毎の画像形成時や造形装置起動時／停止時などにクリーニングを実行することも可能である。
【０２０５】
＜第１３実施形態＞
図２０は、本発明の第１３実施形態に係る造形装置の全体構成を模式的に示している。第１２実施形態では、冷却ローラ３６ａ，３６ｂとブレードクリーニング手段５０によって残留造形材料を除去する構成であったのに対し、第１３実施形態では、ヒーター３７ａ，３７ｂとウエブクリーニング手段５１によって残留造形材料を除去する。以下、前述の実施形態と共通する部分の説明は割愛し、第１３実施形態に特有の構成についてのみ説明を行う。
【０２０６】
［積層ユニット］
図２０に示すように、積層ユニットＵ３は、第２の搬送ベルト３０、２次転写ローラ３１、画像検知センサー３２、ヒーター３３、ステージ３４、ヒーター３７ａ，３７ｂ、ウエブクリーニング手段５１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。
【０２０７】
（温度調整手段）
加熱手段であるヒーター３７ａと３７ｂは、粒子レイヤーに異常が発生した場合に第２の搬送ベルト３０上の粒子レイヤーを残留造形材料として除去するために温度調整する機構である。
【０２０８】
図２０に示すように、ヒーター３７ａと３７ｂは、ローラ３０３と３０１の間において、第２の搬送ベルト３０の裏面側と表面側にそれぞれ配置される。ヒーター３７ａと３７ｂは、ローラ３０３通過後の残留造形材料をその軟化温度よりも高い温度（例えば１４０℃以上）に加熱（ＡＢＳの場合）し溶融する。ヒーター３７ａ、３７ｂとしては、例えば、セラミックヒーター、ハロゲンヒーターなどを用いることができる。
【０２０９】
本実施形態では、ヒーター３７ａと３７ｂの位置を固定する。ただし、ヒーター３７ａと３７ｂの間隔を変更する機構を設けてもよい。例えば、通常時は第２の搬送ベルト３０の通過に支障が無いようヒーター３７ａと３７ｂの間隔を広げておき、加熱が必要な場合には、加熱効率を上げるため、ヒーター３７ａと３７ｂをベルト面に近接するよう移動させるとよい。
【０２１０】
（クリーニング手段）
ウエブクリーニング手段５１は、ヒーター３７ａ、３７ｂの下流側において、第２の搬送ベルト３０表面から残留造形材料を擦り取るクリーニング手段である。図２０に示すように、ローラ対の間に張られた不織布からなるウエブが、ローラ３０１によって湾曲した第２の搬送ベルト３０の表面に押し当てられる。クリーニング時には、ウエブと第２の搬送ベルト３０の間の相対速度が一定となるよう、一方のローラでウエブを巻き取りながら、第２の搬送ベルト３０上の残留造形材料を擦り取る。
【０２１１】
（温度調整手段及びクリーニング手段）
図２０に示すように、異常のある粒子レイヤーは、残留造形材料として第２の搬送ベルト３０上に固着したままローラ３０３を通過し、ヒーター３７ａと３７ｂによって１４０
℃以上に加熱（ＡＢＳの場合）され溶融化する。溶融した残留造形材料は、第２の搬送ベルト３０に当接しているウエブクリーニング手段５１によって擦りとられる。これにより、第２の搬送ベルト３０上の残留造形材料が除去される。
【０２１２】
以上述べた本実施形態の構成によっても、第１２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。加えて、エラー発生直後には第２の搬送ベルト３０上の残留造形材料の温度が高温であることが想定されるため、本実施形態の加熱手段を使ったクリーニングによって、温度調整に必要な駆動力及び消費電力を低減することができる。
【０２１３】
＜第１４実施形態＞
図２１は、本発明の第１４実施形態に係る造形装置の全体構成を模式的に示している。第１２および第１３実施形態では、冷却ローラ３６ａ、３６ｂとブレードクリーニング手段５０、またはヒーター３７ａ、３７ｂとウエブクリーニング手段５１のどちらか一方を具える構成であったのに対し、本実施形態では両方を備える構成としている。以下、前述の実施形態と共通する部分の説明は割愛し、本実施形態に特有の構成についてのみ説明を行う。
【０２１４】
［積層ユニット］
図２１に示すように、積層ユニットＵ３は、第２の搬送ベルト３０、２次転写ローラ３１、画像検知センサー３２、ヒーター３３、ステージ３４を備える。さらに積層ユニットＵ３は、冷却ローラ３６ａと３６ｂ、ブレードクリーニング手段５０、ヒーター３７ａと３７ｂ、ウエブクリーニング手段５１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。
【０２１５】
（温度調整手段）
図２１に示すように、温度調整手段として、冷却手段である冷却ローラ３６ａと３６ｂと、加熱手段であるヒーター３７ａと３７ｂを備える。冷却ローラ３６ａ，３６ｂとヒーター３７ａ，３７ｂは、通常、干渉しない形で配置されており、必要に応じて不図示の駆動部によっていずれか一方の温度調整手段が第２の搬送ベルト３０に当接または近接するように移動する。
【０２１６】
なお、本実施形態では、冷却手段（冷却ローラ３６ａ，３６ｂ）と加熱手段（ヒーター３７ａ，３７ｂ）の２つの装置を設けたが、これに限定せず、１つの装置によって冷却と加熱の両方の温度調整を行ってもよい。
【０２１７】
（クリーニング手段）
図２１に示すように、クリーニング手段として、ブレードクリーニング手段５０とウエブクリーニング手段５１を備える。ブレードクリーニング手段５０とウエブクリーニング手段５１は、通常、干渉しない形で配置されており、必要に応じて不図示の駆動部によっていずれか一方のクリーニング手段が第２の搬送ベルト３０に当接するように移動する。
【０２１８】
［造形装置の動作］
造形装置の使用環境や目的によっては、定期的な第２の搬送ベルト３０のクリーニングが望ましい場合がある。図２２に、残留造形材料の有無にかかわらず、装置の起動時に第２の搬送ベルト３０表面のクリーニングを行うシーケンスを示す。
【０２１９】
制御ユニットＵ１は、造形装置が起動されると（Ｓ４０１でＹＥＳ）、再起動かどうか判断する（Ｓ４０２）。ここでは、造形装置が動作中の状態からソフトウエア的又はハードウエア的に再始動（リスタート）されることを再起動と呼び、造形装置が停止中の状態から始動されることを起動と呼ぶ。再起動である場合には（Ｓ４０２でＹＥＳ）、制御ユ
ニットＵ１は、冷却手段である冷却ローラ３６ａ、３６ｂを起動し（Ｓ４０３）てから、ブレードクリーニング手段５０を起動する（Ｓ４０４）。
【０２２０】
次に、制御ユニットＵ１は、第２の搬送ベルト３０が一周したことを判断すると（Ｓ４０５でＹＥＳ）、加熱手段であるヒーター３７ａ、３７ｂを起動し（Ｓ４０６）、ウエブクリーニング手段５１を起動する（Ｓ４０７）。そして、再び第２の搬送ベルトが一周したことを判断すると（Ｓ４０８でＹＥＳ）、クリーニング処理を終了する。
【０２２１】
一方、造形装置の起動が再起動でない場合（Ｓ４０２でＮＯ）、制御ユニットＵ１は冷却手段の起動（Ｓ４０３）を省略して、以降の処理を実行する（Ｓ４０４〜Ｓ４０８）。
これは、造形途中に何らかのエラーにより造形装置を停止し再起動する場合、装置内が高温である可能性が高いため冷却が必要であるが、正常に停止した後に造形装置を起動する場合は、装置内は高温ではない可能性が高いため冷却を省略するものである。
【０２２２】
なお、本実施形態では、造形装置の起動時にクリーニングを実行するものとしたが、クリーニングの実行タイミングはこれに限られない。例えば、所定のインターバルで自動的にクリーニングを実行してもよいし、ユーザの入力指示によってクリーニングを随時実行してもよい。
【０２２３】
このようにして、二つのクリーニング手段によって第２の搬送ベルト３０をクリーニングすることで、新しい粒子レイヤーが積層ベルト３０に転写される際に、エラーの原因となり得る第２の搬送ベルト３０上の残留造形材料を予め除去することができる。
【０２２４】
以上述べた本実施形態の構成によっても、第１２及び第１３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。加えて、二種類のクリーニング処理を実行することで第２の搬送ベルト３０表面のクリーニングをより効果的に行える。また、必要に応じて冷却手段の動作を省略することでクリーニングに必要な駆動力及び消費電力を低減し、処理時間を削減することができる。
なお、ブレードクリーニング手段５０とウエブクリーニング手段５１が択一的に第２の搬送ベルト３０と当接する構成を説明したが、例えば図２３に示すように、両方のクリーニング手段が、異なる位置で同時に第２の搬送ベルト３０と当接する構成でもよい。二つのクリーニングを連続実行可能とすることで、第２の搬送ベルト３０のクリーニングに要する時間を短縮することができるという効果がある。
【０２２５】
特に、連続して立体物の造形が行われた後には、残留造形材料が発生する可能性が高いため、立体物の造形完了のタイミング毎に二つのクリーニングを実行することは、次の立体物の造形時に生じるエラーを抑止するために効果的である。
【０２２６】
＜その他＞
上述した実施形態の構成は本発明の一具体例を示したものにすぎず、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。本発明はその技術思想を逸脱しない範囲において、種々の具体的構成を採り得るものである。また、各実施形態の構成や動作（制御）については、技術的な矛盾がない限り互いに組み合わせてもよい。
【０２２７】
また、第１２実施形態〜第１４実施形態で述べた第２の搬送ベルト用のクリーニング装置５０、５１を、第１実施形態〜第１１実施形態の造形装置における第２の搬送ベルト３０に適用することができる。
【０２２８】
また、上述した実施形態では、電子写真プロセスを利用して粒子レイヤーを形成する例を示した。粒子レイヤーの形成方法は、電子写真プロセスに限らず、他の方式を用いても
よい。例えば、粒子像形成部にインクジェットユニットと造形材料供給機構を設け、インクジェットユニットで第１の搬送ベルト１１上にパターンを描画した後、造形材料供給機構から造形材料を付与することで、粒子レイヤーを形成してもよい。あるいは、造形材料を含有するインクを用いることにより、インクジェットユニットで第１の搬送ベルト１１上に直接粒子レイヤーを形成してもよい。なお、インクジェット方式を利用する方法としては、特許文献３（国際公開第２０１４／０９２２０５号）に記載された方法などの公知の方法を利用できるため、詳しい説明は割愛する。
【符号の説明】
【０２２９】
Ｕ２：レイヤー形成ユニット
Ｕ３：積層ユニット
１１：第１の搬送ベルト（第１の中間担持体）
３０：第２の搬送ベルト（第２の中間担持体）
４０、４１、４２：分断機構（切替手段）
【図１】
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【図２】
2016107634.tif 000004
【図３】
2016107634.tif 000005
【図４】
2016107634.tif 000006
【図５】
2016107634.tif 000007
【図６】
2016107634.tif 000008
【図７】
2016107634.tif 000009
【図８】
2016107634.tif 000010
【図９】
2016107634.tif 000011
【図１０】
2016107634.tif 000012
【図１１】
2016107634.tif 000013
【図１２】
2016107634.tif 000014
【図１３】
2016107634.tif 000015
【図１４】
2016107634.tif 000016
【図１５】
2016107634.tif 000017
【図１６】
2016107634.tif 000018
【図１７】
2016107634.tif 000019
【図１８】
2016107634.tif 000020
【図１９】
2016107634.tif 000021
【図２０】
2016107634.tif 000022
【図２１】
2016107634.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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