(57)【要約】【課題】材料層をより確実に積層し、高精度の立体物を効率よく作製する。【解決手段】スライスデータに基づき、造形材料からなる材料層を形成する材料層形成部と、前記材料層形成部で形成された前記材料層を担持して搬送する搬送体と、前記搬送体上の前記材料層を加熱する加熱部と、前記搬送体上の前記材料層が積層される造形台と、を有し、前記造形台上に前記造形材料からなる立体物を造形する造形動作を行う造形装置であって、前記加熱部により前記搬送体の前記材料層を担持していない部分を加熱し、前記搬送体の被加熱部分を用いて、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物を加熱する、予熱動作を実行させる制御部を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライスデータに基づき、造形材料からなる材料層を形成する材料層形成部と、
前記材料層形成部で形成された前記材料層を担持して搬送する搬送体と、
前記搬送体上の前記材料層を加熱する加熱部と、
前記搬送体上の前記材料層が積層される造形台と、を有し、
前記造形台上に前記造形材料からなる立体物を造形する造形動作を行う造形装置であって、
前記加熱部により前記搬送体の前記材料層を担持していない部分を加熱し、前記搬送体の被加熱部分を用いて、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物を加熱する、予熱動作を実行させる制御部を有する
ことを特徴とする造形装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記予熱動作を、前記造形動作を開始する際、又は、前記造形動作の中断後に当該造形動作が再開される際に実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の造形装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物と、前記搬送体の前記被加熱部分とを接触させて、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物を加熱する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の造形装置。
【請求項４】
前記造形台は、前記材料層の積層方向に移動可能であり、
前記制御部は、前記搬送体と前記造形台とを離間させた状態で、前記搬送体上の前記被加熱部分を、前記加熱部から前記造形台に対向する対向位置まで搬送させ、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物と、前記搬送体の前記被加熱部分とを接触させて、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物を加熱する
ことを特徴とする請求項３に記載の造形装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記被加熱部分と、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物とを接触させて、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物を加熱している間に、前記加熱部により前記搬送体の前記被加熱部分とは別の被加熱部分を加熱し、
前記搬送体と前記造形台とを離間させた後、前記別の被加熱部分を前記加熱部から前記対向位置まで搬送させ、
前記別の被加熱部分と、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物とを接触させて、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物を再び加熱する
ことを特徴とする請求項４に記載の造形装置。
【請求項６】
前記搬送体を挟んで前記造形台に対向するように配置された対向部材を有し、
前記制御部は、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物と、前記対向部材との間で、前記搬送体の前記被加熱部分を挟んで加圧しながら、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物の加熱を行う
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の造形装置。
【請求項７】
前記対向部材は、前記造形動作において、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物との間で前記搬送体と前記材料層と挟んで加圧するために用いられ、
前記制御部は、前記予熱動作の際に前記造形台と前記対向部材との間にかかる圧力を、前記造形動作の際に前記造形台と前記対向部材との間にかかる圧力よりも大きくする
ことを特徴とする請求項６に記載の造形装置。
【請求項８】
前記対向部材は、前記造形動作において、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物と
の間で、前記搬送体上の前記材料層を挟んで加圧するために用いられ、
前記制御部は、前記予熱動作の際に前記造形台と前記対向部材とが加圧状態にある時間を、前記造形動作の際に前記造形台と前記対向部材とが加圧状態にある時間よりも長くする
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の造形装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物と、前記搬送体の前記被加熱部分とを接近させて、輻射熱により、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物を加熱する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の造形装置。
【請求項１０】
前記搬送体の表面の色が、黒色である
ことを特徴とする請求項９に記載の造形装置。
【請求項１１】
前記造形台は、前記材料層の積層方向に移動可能であり、
前記制御部は、前記搬送体と前記造形台とを離間させた状態で、前記搬送体上の前記被加熱部分を、前記加熱部から前記造形台に対向する対向位置まで搬送させ、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物と、前記搬送体の前記被加熱部分とを接近させて、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物を加熱する
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の造形装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記被加熱部分と、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物とを接近させて、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物を加熱している間に、前記加熱部により前記搬送体の前記被加熱部分とは別の被加熱部分を加熱し、
前記搬送体と前記造形台とを離間させた後、前記別の被加熱部分を前記加熱部から前記対向位置まで搬送させ、
前記別の被加熱部分と、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物とを接近させて、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物を再び加熱する
ことを特徴とする請求項１１に記載の造形装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記搬送体を移動させながら、前記加熱部により前記搬送体を加熱して、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物を加熱する
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の造形装置。
【請求項１４】
前記造形台、又は、前記造形途中の造形物の温度を測定する温度測定部を有し、
前記制御部は、前記温度測定部により測定された温度が設定温度になるまで前記予熱動作を実行する
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の造形装置。
【請求項１５】
前記設定温度は、前記造形材料が溶融する温度である
ことを特徴とする請求項１４に記載の造形装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記予熱動作で前記搬送体を加熱する場合の前記加熱部の加熱能力を、前記搬送体上の前記材料層が加熱される場合の前記加熱部の加熱能力よりも大きくする
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の造形装置。
【請求項１７】
前記搬送体は、厚さが５０μｍ以上５００μｍ以下の金属製のベルト部材であることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の造形装置。
【請求項１８】
スライスデータに基づき、造形材料からなる材料層を形成する材料層形成部と、
前記材料層形成部で形成された前記材料層を担持して搬送する搬送体と、
前記搬送体上の前記材料層を加熱する加熱部と、
前記搬送体上の前記材料層が積層される造形台と、を有し、
前記造形台上に前記造形材料からなる立体物を造形する造形動作を行う造形装置による造形方法であって、
前記加熱部により前記搬送体の前記材料層を担持していない部分を加熱する工程と、
前記加熱部により加熱された前記搬送体の被加熱部分を用いて、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物を加熱する予熱工程と、
を含むことを特徴とする造形方法。
【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。ＡＭ技術は、造形対象物の３次元モデルを複数の層にスライスしてスライスデータを生成し、そのスライスデータを基に造形材料により材料層を形成し、材料層を造形台上に順次積層して固着することで、立体物を造形する技術である。
【０００３】
特許文献１，２に、シート積層（Ｓｈｅｅｔ  ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ  ：ＳＬ）と呼ばれる、シート状の材料層を積層していく方式の一つで、電子写真方式を利用した造形方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−５３８４９号公報
【特許文献２】特表２０１４−５３３２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のシート積層方式は、シート状の材料層を加熱溶融して積層固着するため、シート状の材料層全体を確実に固着できないという問題が生じることが懸念される。シート状の材料層を確実に固着できない場合には、造形台、又は、造形途中の造形物に対して、シート状の材料層が浮き上がってしまったり、シート状の材料層の一部が積層できずにベルトに残ってしまう場合がある。
このような問題は特に、造形動作の開始時や、造形動作が一旦中断された後の造形動作の再開時の造形動作において、生じやすいと考えられる。造形動作の開始時や、中断後の積層造形動作の再開時に、上述の問題が生じる主因は、造形台、又は、造形途中の造形物の造形面の温度が安定しておらず、シート状の材料層、すなわち熱可塑性樹脂粉末を溶融固着するには低過ぎることにあると考えられる。
【０００６】
特許文献２に開示されているように、造形台（ビルドプラットフォーム）を加熱していても、材料層の積層数が増えて造形台上の造形物の高さが高くなってくると、造形物の造形面の温度を維持することができなくなることが懸念される。
【０００７】
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、材料層をより確実に積層し、高精度の立体物を効率よく作製することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１態様は、
スライスデータに基づき、造形材料からなる材料層を形成する材料層形成部と、
前記材料層形成部で形成された前記材料層を担持して搬送する搬送体と、
前記搬送体上の前記材料層を加熱する加熱部と、
前記搬送体上の前記材料層が積層される造形台と、を有し、
前記造形台上に前記造形材料からなる立体物を造形する造形動作を行う造形装置であって、
前記加熱部により前記搬送体の前記材料層を担持していない部分を加熱し、前記搬送体
の被加熱部分を用いて、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物を加熱する、予熱動作を実行させる制御部を有する
ことを特徴とする造形装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２態様は、
スライスデータに基づき、造形材料からなる材料層を形成する材料層形成部と、
前記材料層形成部で形成された前記材料層を担持して搬送する搬送体と、
前記搬送体上の前記材料層を加熱する加熱部と、
前記搬送体上の前記材料層が積層される造形台と、を有し、
前記造形台上に前記造形材料からなる立体物を造形する造形動作を行う造形装置による造形方法であって、
前記加熱部により前記搬送体の前記材料層を担持していない部分を加熱する工程と、
前記加熱部により加熱された前記搬送体の被加熱部分を用いて、前記造形台、又は、前記造形途中の造形物を加熱する予熱工程と、
を含むことを特徴とする造形方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、材料層をより確実に積層し、高精度の立体物を効率よく作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の造形装置の概略構成を模式的に示す図
【図２】実施形態の造形部の構成を模式的に示す図
【図３】積層前と積層時における圧力と時間の関係を示す図
【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。
本発明は、造形材料を２次元に配置した薄層、もしくはそれを溶融した薄膜（以下、材料層）を造形台上に積層することによって３次元の立体物（造形物）を造形する造形動作を行う造形装置に関する。
【００１３】
造形材料としては、作成する造形物の用途・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、造形目的である３次元の立体物を構成する材料を「構造材料」と呼び、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。
また、本明細書では、造形に用いられるデータ（デジタルデータ）を「スライスデータ」と呼ぶ。１層分のスライスデータに基づいて造形材料が配置されて形成される層を「材料層」と呼ぶ。また、造形装置を用いて作製しようとする３次元モデルを「造形対象物」と呼び、造形装置で作成された（出力された）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。
【００１４】
図１は、本実施形態の造形装置１００の概略構成を模式的に示す図である。
本実施形態の造形装置１００は主に、材料層形成部１０１、加熱シート化部（加熱部）１０２、造形部１０３の３つの機能部を有している。また、造形装置１００は、材料層形成部１０１で形成された材料層３を担持し、加熱シート化部１０２、造形部１０３へと順に搬送するための搬送体として搬送ベルト９を有している。搬送ベルト９は無端状のベルトであり、複数のローラ（図１では加熱ローラ５と搬送ローラ８）によって支持されている。
【００１５】
以下、各プロセスの動作を説明する。
材料層形成部１０１は、不図示の外部のデータ処理装置から各層のスライスデータを受け取り、スライスデータに基づいて造形材料からなる材料層３を形成する。本実施形態の材料層形成部１０１では、電子写真方式を用いて材料層３を形成する。すなわち、材料層形成部１０１には、像担持体としての中間ドラム１、現像装置２、クリーナ４が配設され、スライスデータに基づき、現像装置２によって中間ドラム１表面に潜像が形成され、造形材料によって潜像現像されて粒子像が形成される。
【００１６】
中間ドラム１表面に形成された粒子像は、不図示の転写機構により、搬送ベルト９上（搬送体上）に転写され、材料層３となる。このとき転写されずに中間ドラム１上に残留した造形材料は、クリーナ４により中間ドラム１上から除去される。本実施形態では、電子写真方式を用いて画像形成を行っているが、これに限るものではなく、例えばインクジェット方式を用いてもよい。
材料層３の転写が完了すると、加熱ローラ５又は搬送ローラ８の駆動により搬送ベルト９が回転し、材料層３を矢印Ａで示す搬送方向に搬送する。
なお、１種類の造形粒子を用いた造形の場合は、粒子像が搬送ベルト９上に転写されてそのまま材料層３となる。しかし、複数種類の造形粒子を用いた造形の場合は、造形材料の種類ごとに粒子像が形成され、これら複数の粒子像が搬送ベルト９の上で一体となって材料層３が形成される。従って、造形材料の種類ごとに、中間ドラム１、現像装置２、クリーナ４が設けられる。
【００１７】
搬送ベルト９は、ＡＢＳ・ＰＯＭ・ＣＯＣ・ＰＰ等の熱可塑性樹脂材料を加熱できて、２５０℃程度の耐熱性があり、数秒の接触加熱で２００℃程度の加温が可能な熱伝導性・熱容量を有するものであるとよい。ここで、ＰＯＭはポリアセタール樹脂、ＣＯＣは環状オレフィンコポリマーである。搬送ベルト９は、金属製のベルト部材であるとよく、より具体的には、厚さが５０μｍ以上５００μｍ以下の焼き入れしたスチール製ベルトが好ましい。ここで、ベルトの厚さが５０μｍより薄いと、熱変形によるベルトのうねりを、積層不良を引き起こさない０．５ｍｍ以下に抑制することができない場合がある。また、ベルトの厚さが５００μｍより厚いと、１回あたりの積層にかけることのできる数秒の間に、ベルトを均一に２００℃まで昇温することができなくなる場合がある。
【００１８】
造形材料と接するベルト表面は、離型性を良くするために、ＰＴＦＥ等を数μｍ〜数十μｍコーティングするとよく、また、中間ドラム１と搬送ベルト９との間の転写効率を上げる電気抵抗調整のために、スチールとＰＴＦＴ層の間にカーボン層等を追加するとよい。ここで、ＰＴＦＥは、ポリテトラフルオロエチレンである。また、加熱シート化部１０２や造形部１０３において、搬送ベルト９上の材料層３に対して、輻射熱を利用した加熱が行われる形態では、搬送ベルト９は黒色ベルトとするのが好ましい。
搬送ベルト９によって担持された材料層３は、加熱シート化部１０２まで搬送されると、加熱シート化部１０２において、加熱ローラ５から搬送ベルト９を介して与えられる熱エネルギーにより加熱される。
【００１９】
加熱ローラ５の内部には、ヒータ７が複数配設されている。ヒータ７は、カートリッジヒータ、シーズヒータ、ＩＨヒータ等のヒータを使用することができ、熱電対・輻射温度計等の温度検出部を用いて、温度調整を行ってもよい。
温度調整を行う場合には、加熱ローラ５の外周面全体の温度が均一になるように、複数のヒータ７をそれぞれ制御するとよい。また、加熱ローラ５の外周面のうち特定の領域が加熱領域として使用される場合には、特定の領域の温度が均一になるように、複数のヒータ７のうち一部のヒータを制御するものであってもよい。
【００２０】
さらに、熱効率低下を防ぐため、特に高温部分には外部との熱交換を抑える、ガラスウール・ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）材等の耐熱性の高い断熱材６で覆うことが好ましい。断熱材６のうち、加熱ローラ５に対向する側の表面には、輻射熱を反射する反射材が配置されるものであるとより好ましい。
加熱シート化部１０２において、加熱ローラ５により搬送ベルト９上の材料層３が加熱され溶融されると、粉体状又は粒子状の材料層３が、シート状に一体化された材料層３へ変化する。
その後、加熱溶融された材料層３は、造形部１０３まで搬送される。
【００２１】
造形部１０３には、ステージ１３と、ステージ１３に搭載されたベース１２と、ベース１２との間で搬送ベルト９を挟み込むように配置された対向部材１０とが配設されている。ここで、ステージ１３とベース１２は造形台を構成している。本実施形態では、ステージ１３に搭載されたベース１２上に材料層３を積層する構成としているが、これに限るものではなく、ステージ上に材料層３を積層する構成としてもよい。
【００２２】
造形部１０３まで搬送された搬送ベルト９上の材料層３は、ベース１２又はベース１２上の造形途中の造形物１１（以下、ベース１２上の造形物１１）の上に順に積層される。
ステージ１３は、図１において上下方向（材料層が積層される積層方向）に移動可能に配設されている。そして、材料層３の積層の際には、ステージ１３が上方に移動して、ベース１２（又はベース１２上の造形物１１）と対向部材１０との間で、搬送ベルト９と材料層３を挟み込む。これにより、搬送ベルト９上の材料層３が、ベース１２（又はベース１２上の造形物１１）の表面に積層される。
搬送ベルト９上の材料層３がベース１２上に積層されると、ステージ１３は下降して、搬送ベルト９から離間した位置をとる。ベース１２上に積層されず搬送ベルト９上に残留した造形材料は、クリーナ１４によって搬送ベルト９上から除去される。
以上述べた材料層の形成（転写）、加熱、積層のプロセスを繰り返し行うことで、３次元の造形物１１を作製することができる。
【００２３】
以下に、本実施形態の造形部１０３の構成、及びその動作について説明する。
図２は、本実施形態の造形部１０３の構成を模式的に示す図である。
本実施形態では、造形動作の開始する際、又は、造形動作の中断後に当該造形動作が再開される際であって、材料層３がベース１２上に積層される積層前に、ベース１２又はベース１２上の造形物１１を予め加熱する予熱動作を行うことを特徴とする。この予熱動作は、造形装置１００に備えられた制御部１０４により実行可能に制御される。
【００２４】
本実施形態では、ベース１２又はベース１２上の造形物１１と、対向部材１０との間で、材料層３を担持していない状態、かつ加熱された状態の搬送ベルト９を挟み込むことで、ベース１２又はベース１２上の造形物１１を予熱する。
より具体的には、予熱動作において、ベース１２の上面（材料層を積層する積層面）、又はベース１２上の造形物１１の上面（積層方向で上側の面）が、搬送ベルト９により予熱される。このとき、搬送ベルト９は、加熱ローラ５により加熱される。
予熱動作においては、搬送ベルト９のうち、加熱ローラ５により加熱された少なくとも
一部の被加熱部分が、ベース１２又はベース１２上の造形物１１と、対向部材１０との間で、挟み込まれるものであればよい。
【００２５】
予熱動作は、ベース１２及び／又は対向部材１０に設置された温度測定部１６による測定結果に基づいて、ベース１２表面又はベース１２上の造形物１１表面の温度が設定温度になるまで行われるとよい。ここで、設定温度は、造形材料が溶融する温度であるとよい。また、温度測定部１６としては、熱電対、白金温度計、輻射温度計を例示できる。また、予熱動作時における加熱ローラ５の加熱温度（熱源の加熱能力）は、材料層３の積層時より高温に設定するとよい。このことで、予熱動作の実行時間を短縮することができる。
【００２６】
また、搬送ベルト９からベース１２に供給される熱量が、ベース１２からステージ１３又は雰囲気に熱伝達する熱量を上回るように設定されている。このように設定されるには、加熱ローラ５の加熱温度、搬送ベルト９とベース１２との間の距離、搬送ベルト９の材料、搬送ベルト９の肉厚、接触時間、搬送ベルト９とベース１２との間の接触圧力の各パラメータが調整される。
このようなパラメータの調整のために、次に示す値を用いるとよい。それは、例えば、温度測定部１６によってベース１２表面、又はベース１２上の造形物１１表面の温度を推定したときの値である。またそれは、歪みゲージやロードセル等の力センサを用いた圧力検出部１５によりステージ１３にかかる圧力を検出したときの値である。またそれは、エンコーダ等の位置検出部によりステージ１３の位置を検出したときの値である。
【００２７】
予熱動作において、ベース１２又はベース１２上の造形物１１を予め加熱する加熱方法としては、輻射伝熱する方法、接触熱伝達する方法、接触熱伝達かつ加圧する方法を例示でき、それぞれ図２Ａ〜図２Ｃに示している。
図２Ａは、ベース１２が上昇して、搬送ベルト９に接近した位置に位置する状態を示している。このことで、搬送ベルト９からの輻射熱によりベース１２に熱エネルギーが供給されベース１２が加熱される。
図２Ｂは、ベース１２が上昇して、搬送ベルト９に接触した状態を示している。このように搬送ベルト９がベース１２に接触することで、ベース１２が加熱される。
図２Ｃでは、ベース１２が上昇して、ベース１２と対向部材１０との間で搬送ベルト９を挟み込んで加圧している状態を示している。このように、搬送ベルト９とベース１２が加圧状態にあることで、ベース１２が加熱される。
【００２８】
ここで、予熱動作における搬送ベルト９の駆動制御について説明する。搬送ベルト９は、制御部１０４により駆動制御される。
加熱シート化部１０２で搬送ベルト９の一部分が加熱されると、搬送ベルト９からベース１２を離間させた状態で、搬送ベルト９上の被加熱部分を、加熱シート化部１０２からベース１２に対向する対向位置Ｂまで搬送させる。
その後、搬送ベルト９の搬送動作を停止させ、ベース１２又はベース１２上の造形物１１と、搬送ベルト９の被加熱部分とを接近又は接触させて、ベース１２又はベース１２上の造形物１１を予熱する。ここで、ベース１２に対向する対向位置Ｂは、搬送ベルト９上の材料層３が、ベース１２又はベース１２上の造形物１１に積層される際に位置する積層位置と同じ位置である。
【００２９】
次に、搬送ベルト９を回転（ベルト表面が移動）させることで、搬送ベルト９の複数箇所を加熱シート化部１０２で加熱して、ベース１２又はベース１２上の造形物１１を予熱する場合について説明する。ここでは、加熱シート化部１０２で加熱された搬送ベルト９の複数箇所のうち２つの被加熱部分（先行の被加熱部分と後続の被加熱部分）について説明する。
まず、先行の被加熱部分と、ベース１２又はベース１２上の造形物１１とを接近又は接
触させて、ベース１２又はベース１２上の造形物１１を予熱している間、搬送ベルト９の先行の被加熱部分とは別の部分（後続の被加熱部分）を加熱する。先行の被加熱部分による予熱が終了すると、搬送ベルト９からベース１２を離間させる。そして、搬送ベルト９からベース１２を離間させた状態で、後続の被加熱部分を、加熱シート化部１０２から対向位置Ｂまで搬送させた後、搬送ベルト９の搬送動作を停止させる。そして、後続の被加熱部分と、ベース１２又はベース１２上の造形物１１とを接近又は接触させて、ベース１２又はベース１２上の造形物１１を再び予熱する。この動作は、温度測定部１６による測定結果に基づいて推定される、ベース１２表面又はベース１２上の造形物１１表面の温度が設定温度になるまで繰り返されるものであるとよい。
【００３０】
次に、搬送ベルト９を停止させずに予熱動作を行う場合について説明する。
図２Ａの方法では、ベース１２又はベース１２上の造形物１１と、搬送ベルト９とは接触しないので、搬送ベルト９を停止させずに予熱動作を行うことができる。
すなわち、搬送ベルト９の回転を継続させながら、加熱シート化部１０２により搬送ベルト９を加熱させ、かつ、ベース１２又はベース１２上の造形物１１と、搬送ベルト９（被加熱部分）とを接近させる。このことで、ベース１２又はベース１２上の造形物１１を予熱できる。
【００３１】
ここで、図２Ｂに示す方法と図２Ｃに示す方法の違いについて説明する。
図２Ｂに示す接触のみの方法では、ベース１２と搬送ベルト９にそれぞれ存在する０．３ｍｍ以下の微小な凹凸により接触熱抵抗が大きくなり、効率的に加熱できない場合がある。
これに対して、ベース１２と搬送ベルト９を加圧状態にすることによって、ベース１２と搬送ベルト９を強制変形させ、ベース１２と搬送ベルト９を密着させることで、熱抵抗を低下させることができ、より効率的な加熱ができる。また、ベース１２を軟化させ加圧し、ベース１２表面の凹凸面を平らな面にすることで、材料層３の積層時に部分的に接触状態とならず圧力がかからなくなることで発生する積層不良を低減する効果もある。
【００３２】
図３には、図２Ｃに示す接触熱伝達かつ加圧する方法において、予熱動作時（材料層３の積層前）と、材料層３の積層時における圧力Ｐと時間ｔの関係を示している。
予熱動作時では上述のように、温度測定部１６による検出結果に基づくベース１２又はベース１２上の造形物１１表面の温度が設定温度になるまで、搬送ベルト９を介してベース１２を対向部材１０に押し付けて加圧する動作を繰り返し行う。このとき、搬送ベルト９を介してベース１２と対向部材１０とが接触するときの接触圧力と、接触時間を次のように調整することで、より短い時間で温度条件を調整することができる。それは、圧力検出部１５の検出結果をもとにステージ１３を移動させ力制御をして、ベース１２と対向部材１０との間の接触圧力Ｐpriを、材料層３の積層時（Ｐnormal）より高くすることであ
る。またそれは、ベース１２と対向部材１０との接触時間ｔpriを、材料層３の積層時（
ｔnormal）より長くすることである。
【００３３】
上述のような予熱動作時の諸条件を、材料層３の積層時に対して変更できる理由について、以下に説明する。
材料層３の積層時においては、造形材料がシート状となった材料層を、搬送ベルト９で担持して搬送し、ベース１２又はベース１２上の造形物１１表面に積層する。
このとき、搬送ベルト９上の材料層３が軟化しないように加熱ローラ５の温度を設定する必要があるが、この温度は、造形材料の種類により決まる（ＡＢＳでは１８０〜２５０℃）。このため、材料層３の積層時における上記諸条件の調整幅はそれぞれ限定されたものとなる。
これに対して、予熱動作時では、材料層３を担持していない状態の搬送ベルト９を加熱することで、ベース１２又はベース１２上の造形物１１を加熱するため、上記諸条件の調
整幅は、積層時の調整幅に限定されない。
そして、造形物１１表面の温度が設定温度になったら、積層を開始する。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、ベース１２又はベース１２上の造形物１１の温度が低い状態で材料層の積層が行われることが低減され、積層プロセスのロバスト性を向上することができる。
よって、ベース１２又はベース１２上の造形物１１に対して、積層される材料層が浮き上がることや、材料層の一部が積層されずに搬送ベルト９に残ることを抑制することができ、材料層をより良好に積層することができる。
加えて、熱平衡状態に近い状態で、材料層の積層を常に行うことができるようになるため、全ての材料層に対する積層プロセスをより安定した温度、圧力、時間で実施することができる。
したがって、ベース１２上の造形物１１を高温高圧下で押し潰す必要もなくなり、造形物の高精度化を図ることが可能となる。
また、材料層を長時間、高温加熱することもないため、熱分解で材料物性が変わることもなく、物性の向上を図ることもできる。
【００３５】
上述したように本実施形態では、造形動作の開始する際、又は、造形動作の中断後に当該造形動作が再開される際であって、材料層３がベース１２上に積層される積層前に、予熱動作を行うものである。ここでは、予熱動作が行われるタイミングについて、材料層３がベース１２上に積層される積層前、としているが、本実施形態のように加熱シート化部１０２で搬送ベルト９が加熱される場合には、材料層３が搬送ベルト９上に担持される前であるとより好ましい。すなわち、材料層３が、加熱シート化部１０２で熱の影響を受けない状態で、予熱動作が行われるものであれば、そのタイミングは特に限定されるものではない。
また、上述したように本実施形態では、造形動作の開始する際、又は、造形動作の中断後に当該造形動作が再開される際に、予熱動作を行うものであったが、これに限るものではない。ベース１２又はベース１２上の造形物１１の温度が低く、材料層の積層を行った場合に積層不良が生じることが懸念される場合に、上述した予熱動作が実行されるように設定されるものであるとよい。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
９…搬送ベルト、１２…ベース、１３…ステージ、１００…造形装置、１０１…材料層形成部、１０２…加熱シート化部、１０４…制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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