JP2016159519A - 液滴吐出ヘッドの駆動装置、プリンタ、及び液滴吐出ヘッドの駆動プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】紫外線硬化型の液体を液滴として非吐出のノズルの吐出面から前記液体を引き込まない場合と比較して、ノズルの詰まりを抑制する。【解決手段】３Ｄプリンタ１０は、紫外線が照射されることにより硬化する紫外線硬化型の液体を液滴として吐出するノズルを複数備えたモデル材吐出ヘッド１６を駆動する駆動部１８と、モデル材吐出ヘッド１６から吐出された液滴に紫外線を照射するＵＶ光源２６から紫外線を照射中の場合、複数のノズルのうちモデル材を非吐出のノズルについては、前記非吐出のノズルの吐出面からモデル材を引き込むための引き込み用駆動信号を供給するように駆動部１８を制御するコントローラ１２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドの駆動装置、プリンタ、及び液滴吐出ヘッドの駆動プログラムに関する。

特許文献１には、一面にノズルを形成してなるノズル面を有し高粘度のインクを記録媒体上に吐出する記録ヘッドと、前記記録媒体に前記インクが着弾後に紫外線を照射してインクを硬化させる紫外線照射装置と、を有するインクジェットプリンタにおいて、前記記録ヘッドから適切にインクが吐出されているか否かを検知するインク吐出欠検知機構を備え、前記記録ヘッドのメンテナンス動作は前記インク吐出欠検知機構がインクの吐出不良を検知した時にのみ行うように制御する制御装置を有することを特徴とするインクジェットプリンタが開示されている。

特許文献２には、ノズルから液状機能性材料を吐出して被吐出媒体上に付着させ、該被吐出媒体上に前記液状機能性材料のドットによる画像を形成する液体吐出ヘッドの駆動方法であって、描画すべき画像のドット形成に必要な画像形成用の吐出駆動時におけるノズル内のメニスカス縁部とノズル面との成す角の最大値をθa、前記ノズルの吐出性能を回復させるための空打ち用の吐出駆動時におけるノズル内のメニスカス縁部とノズル面との成す角の最大値をθbとするとき、θb＞θaの関係を満たす空打ちの吐出を行うことを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法が開示されている。

特許文献３には、ノズルから噴射された紫外線硬化型液体が着弾する部位の電気的状態を出力するセンサー部と、前記センサー部に着弾した前記紫外線硬化型液体を回収する液体回収部と、前記液体回収部を覆って形成され、前記紫外線硬化型液体を硬化させる紫外線を遮断する遮蔽部と、を備え、前記センサー部は、前記遮蔽部に備えられたことを特徴とする液体噴射装置が開示されている。

特開２００４−２３０６４０号公報 特開２００９−１０１５１５号公報 特開２００８−２９６３７４号公報

液滴吐出ヘッドのノズルから紫外線硬化型の液体を液滴として吐出し、吐出された液滴に紫外線を照射して硬化させる場合、照射された紫外線の反射光等により、紫外線硬化型の液体を液滴として非吐出のノズル内に存在する液体が硬化し、ノズルの詰まりが発生する虞があった。

本発明は、紫外線を照射中の場合において、紫外線硬化型の液体を液滴として非吐出のノズルの吐出面から前記液体を引き込まない場合と比較して、ノズルの詰まりを抑制することができる液滴吐出ヘッドの駆動装置、プリンタ、及び液滴吐出ヘッドの駆動プログラムを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明の液滴吐出ヘッドの駆動装置は、紫外線が照射されることにより硬化する紫外線硬化型の液体を液滴として吐出するノズルを複数備えた液滴吐出ヘッドを駆動する駆動手段と、前記液滴吐出ヘッドから吐出された液滴に前記紫外線を照射する紫外線光源から前記紫外線を照射中の場合、複数の前記ノズルのうち前記液滴を非吐出のノズルについては、前記非吐出のノズルの吐出面から前記液体を引き込むための引き込み用駆動信号を供給するように前記駆動手段を制御する制御手段と、を備える。

請求項２記載の発明は、前記制御手段は、前記液滴吐出ヘッドが休止中の場合は、前記引き込み用駆動信号を前記非吐出のノズルに供給した場合よりも大きく前記液体を引き込むための休止用駆動信号を全ての前記ノズルに供給するように前記駆動手段を制御する。

請求項３記載の発明は、前記制御手段は、前記液滴吐出ヘッドが休止中の場合は、前記液滴吐出ヘッドへの前記液体の供給を停止させる。

請求項４記載の発明のプリンタは、前記引き込み用駆動信号は、複数のパルス信号を含み、前記パルス信号のパルス幅が、前記液滴吐出ヘッドの固有周期の１／４以下であり、且つ、前記複数のパルス信号のパルス間隔が、前記固有周期の１／２以下である。

請求項５記載の発明は、紫外線が照射されることにより硬化する紫外線硬化型の液体を液滴として吐出するノズルを複数備えた液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドから吐出された液滴に前記紫外線を照射する紫外線光源と、請求項１〜４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動装置と、を備える。

請求項６記載の発明は、前記液体は、三次元造形物を造形するためのモデル材であり、前記紫外線が照射されることにより硬化する紫外線硬化型のサポート材であって、前記モデル材により造形される三次元造形物の造形を補助するサポート材を吐出するサポート材吐出ヘッドを更に備える。

請求項７記載の発明の液滴吐出ヘッドの駆動プログラムは、コンピュータを、請求項１〜４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動装置の制御手段として機能させる。

請求項１、５〜７記載の発明によれば、紫外線を照射中の場合において、紫外線硬化型の液体を液滴として非吐出のノズルの吐出面から前記液体を引き込まない場合と比較して、ノズルの詰まりを抑制することができる、という効果を有する。

請求項２記載の発明によれば、液滴吐出ヘッドが休止中の場合に、紫外線硬化型の液体を液滴として非吐出のノズルの吐出面から前記液体を引き込むための引き込み用駆動信号と同じ駆動信号を非吐出のノズルに供給する場合と比較して、更にノズルの詰まりを抑制することができる、という効果を有する。

請求項３記載の発明によれば、液滴吐出ヘッドが休止中の場合に、液滴吐出ヘッドへの液体の供給を継続する場合と比較して、液体を引き込んだ状態を安定して維持できる、という効果を有する。

請求項４記載の発明によれば、液滴吐出手段ヘッドの固有周期に関係なく引き込み用駆動信号に含まれるパルス信号のパルス幅及びパルス間隔を設定した場合と比較して、精度良く液体を引き込ませることができる、という効果を有する。

３Ｄプリンタのブロック図である。 モデル材吐出ヘッドの構成図である。 サポート材吐出ヘッドの構成図である。 ３Ｄプリンタの側面図である。 モデル材吐出ヘッド、サポート材吐出ヘッド、及びＵＶ光源の底面図である。 コントローラで実行される処理のフローチャートである。 （Ａ）は三次元造形物の平面図、（Ｂ）は三次元造形物の側面図である。 ３Ｄプリンタの側面図である。 図８のＡ−Ａ線断面図である。 駆動信号の波形図である。 引き込み用駆動信号の波形図である。 休止用駆動信号の波形図である。 ３Ｄプリンタの側面図である。 ノズルの液面レベルについて説明するための図である。

以下、本実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態では、本発明を三次元造形物を造形する３Ｄプリンタに適用した場合について説明する。

図１には、本実施形態に係る３Ｄプリンタ１０のブロック図を示した。図１に示すように、３Ｄプリンタ１０は、コントローラ１２を含んで構成されている。

コントローラ１２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１２Ｅがバス１２Ｆを介して各々接続された構成となっている。

Ｉ／Ｏ１２Ｅには、モデル材供給部１４、モデル材吐出ヘッド１６を駆動する駆動部１８、サポート材供給部２０、サポート材吐出ヘッド２２を駆動する駆動部２４、ＵＶ光源２６を駆動する駆動部２８、走査部３０、造形台昇降部３２、クリーニング部３４、記憶部３６、及び通信部３８等の各機能部が接続されている。

モデル材供給部１４は、三次元造形物を造形するためのモデル材を収容し、モデル材遮断弁１５が開くとモデル材をモデル材吐出ヘッド１６へ供給する。なお、図１の破線で示す矢印は、モデル材の供給経路を表している。

モデル材は、ＵＶ（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光、すなわち紫外線が照射されると硬化する性質を有するＵＶ硬化型樹脂等で構成される。具体的には、造形材は、例えばモノマー及びウレタンオリゴマー１を重合開始剤で重合させたものが用いられる。モノマーとしては、例えばイソボニルアクリレート及び２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレートが用いられる。また、ウレタンオリゴマー１は、例えば２、４−トリレンジイソシアネート及びヒドロキシエチルアクリレートを反応させたものが用いられる。また、重合開始剤は、例えば１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが用いられる。

モデル材吐出ヘッド１６は、駆動部１８によって駆動され、モデル材供給部１４から供給されたモデル材を液滴として吐出する。

駆動部１８は、ＣＰＵ１２Ａからの指示に従って、モデル材吐出ヘッド１６を駆動する。

サポート材供給部２０は、三次元造形物を支持するためのサポート材を収容し、サポート材遮断弁２１が開くとサポート材をサポート材吐出ヘッド２２へ供給する。なお、図１の破線で示す矢印は、サポート材の供給経路を表している。

サポート材は、モデル材と同様に、ＵＶ光が照射されると硬化する性質を有するＵＶ硬化型樹脂等で構成される。ただし、サポート材は、三次元造形物を作製した後に取り除くため、モデル材と比較してはがれやすい材料で構成される。すなわち、サポート材は、モデル材と比較して、ＵＶ光が照射されて硬化したときの強度が低い材料で構成される。具体的には、サポート材は、例えばモノマー、数平均分子量（Ｍｎ）が異なる複数種類のポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、フェノチアジンを重合開始剤で重合させたものが用いられる。モノマーとしては、例えばＮ−ヒドロキシアクリルアミドが用いられる。また、複数種類のＰＰＧとしては、例えばＭｎが約４００のもの及びＭｎが約１０００のものが用いられる。また、重合開始剤としては、例えば１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが用いられる。このようなサポート材は、例えば三次元造形物の造形終了後に水に数時間漬浸することで溶解除去される。

サポート材吐出ヘッド２２は、駆動部２４によって駆動され、サポート材供給部２０から供給されたサポート材を液滴として吐出する。

駆動部２４は、ＣＰＵ１２Ａからの指示に従って、サポート材吐出ヘッド２２を駆動する。

ＵＶ光源２６は、モデル材吐出ヘッド１６から吐出されたモデル材及びサポート材吐出ヘッド２２から吐出されたサポート材に対してＵＶ光をＺ軸方向に照射し、硬化させる。ＵＶ光源２６としては、例えばＬＥＤ、水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等が用いられるが、ＬＥＤは指向性が他の光源と比較して高い。このため、モデル材吐出ヘッド１６とＵＶ光源２６との距離を短縮して装置の小型化が図れるためＵＶ光源２６としてはＬＥＤを用いることが好ましい。

駆動部２８は、ＣＰＵ１２Ａからの指示に従って、ＵＶ光源２６を駆動する。

図２には、モデル材吐出ヘッド１６の具体的な構成を示した。図２に示すように、モデル材吐出ヘッド１６は、ノズル数ｎ（ｎは自然数）に応じてスイッチＩＣ１６Ａ−１〜１６Ａ−ｎ及びピエゾ素子１６Ｂ−１〜１６Ｂ−ｎを備える。なお、以下では、スイッチＩＣ１６Ａ−１〜１６Ａ−ｎを区別しない場合は、単にスイッチＩＣ１６Ａと称する。また、ピエゾ素子１６Ｂ−１〜１６Ｂ−ｎを区別しない場合は、単にピエゾ素子１６Ｂと称する。

コントローラ１２のＣＰＵ１２Ａは、モデル材を吐出すべきノズルに対応するスイッチＩＣ１６Ａに選択信号を出力する。

また、駆動部１８は、ノズルから吐出させるモデル材の滴径に応じた駆動信号を生成して、モデル材を吐出すべきノズルに対応するスイッチＩＣ１６Ａに出力する。

これにより、選択信号が出力されたスイッチＩＣ１６Ａに対応するピエゾ素子１６Ｂに、駆動部１８から出力された駆動信号が供給され、ノズルからモデル材が吐出される。

また、図３には、サポート材吐出ヘッド２２の具体的な構成を示した。なお、サポート材吐出ヘッド２２の構成は、図２に示すモデル材吐出ヘッド１６の構成と同様であるので、説明は省略する。

図４に示すように、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２２、及びＵＶ光源２６は、この順序で走査部３０が備える走査軸３０Ａに取り付けられている。従って、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２２、及びＵＶ光源２６は、同期して走査される。サポート材吐出ヘッド２２とＵＶ光源２６とは、予め定めた距離を隔てて走査軸３０Ａに取り付けられている。なお、モデル材吐出ヘッド１６とサポート材吐出ヘッド２２との位置が逆でもよい。すなわち、図４では、サポート材吐出ヘッド２２がＵＶ光源２６側に取り付けられているが、モデル材吐出ヘッド１６がＵＶ光源２６側に取り付けられていても良い。

ここで、図５に、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２２、及びＵＶ光源２６の底面図、すなわち図４においてＺ方向の下側から上側に向けて見た図を示した。図５に示すように、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２２、及びＵＶ光源２６は、Ｙ方向を長手方向とする長尺形状である。そして、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２２、及びＵＶ光源２６のＹ方向の長さは、少なくとも造形すべき三次元造形物の幅以上の長さを有する。

モデル材吐出ヘッド１６は、Ｙ方向に沿って二次元状に配置された複数のノズル１６Ｎを備え、モデル材を吐出すべきノズル１６Ｎからモデル材を吐出させる。なお、ノズル１６Ｎは、Ｙ方向に沿って一次元状に配置してもよい。

サポート材吐出ヘッド２２は、Ｙ方向に沿って二次元状に配置された複数のノズル２２Ｎを備え、サポート材を吐出すべきノズル２２Ｎからサポート材を吐出させる。なお、ノズル２２Ｎは、Ｙ方向に沿って一次元状に配置してもよい。

ＵＶ光源２６は、Ｙ方向を長手方向とする開口部２６Ｎを備え、この開口部２６ＮからＹ方向を長手方向としたＵＶ光を照射する。

走査部３０は、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２２、及びＵＶ光源２６がＸ方向に移動するように、すなわち１次元で走査するように走査軸３０Ａを駆動する。

なお、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２２、及びＵＶ光源２６を長尺形状とせずに、Ｘ方向及びＹ方向に２次元で走査するようにしてもよい。

造形台昇降部３２は、造形台昇降部３２は、図４に示す造形台３３をＺ軸方向に昇降させる。ＣＰＵ１２Ａは、三次元造形物を造形する際には、モデル材及びサポート材が造形台３３上に吐出され、吐出されたモデル材及びサポート材にＵＶ光が照射されるように、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２２、及びＵＶ光源２６を制御する。

また、ＣＰＵ１２Ａは、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２２、及びＵＶ光源２６がＸ方向に走査するように走査部３０を制御すると共に、造形台３３がＺ軸方向に徐々に下がるように造形台昇降部３２を制御する。

なお、ＣＰＵ１２Ａは、三次元造形物を造形する際には、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２２、及びＵＶ光源２６と造形台３３上の三次元造形物とが接触しないように、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２２、及びＵＶ光源２６から造形台３３上の三次元造形物までのＺ軸方向における距離が予め定めた距離以上となるように造形台昇降部３２を制御する。

クリーニング部３４は、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２のノズルに付着した材料を吸引する等してクリーニングする機能を有する。例えば、クリーニング部３４は、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２の走査範囲外の退避領域に設けられ、クリーニングを実行する際には、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２を前記退避領域に退避させてからクリーニングを実行する。

記憶部３６は、後述する駆動プログラム３６Ａ、造形データ３６Ｂ、サポート材データ３６Ｃを記憶する。

ＣＰＵ１２Ａは、記憶部３６に記憶された駆動プログラム３６Ａを読み込んで実行する。また、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に駆動プログラム３６Ａを記録し、これをＣＤ−ＲＯＭドライブ等で読み込むことにより実行するようにしてもよい。

通信部３８は、三次元造形物の造形データ３６Ｂを出力する外部装置とデータ通信を行うためのインターフェースである。

ＣＰＵ１２Ａは、外部装置から送信された造形データ３６Ｂに従って各機能部を制御することにより、三次元造形物を造形する。

次に、本実施形態の作用について説明する。図６には、ＣＰＵ１２Ａで実行される駆動プログラム３６Ａのフローチャートを示した。なお、図６に示す処理は、外部装置から三次元造形物の作製を指示されると実行される。

また、本実施形態では、一例として図７に示すような三次元造形物４０を造形する場合について説明する。図７（Ａ）は三次元造形物４０の平面図、図７（Ｂ）は三次元造形物４０の側面図である。図４（Ｂ）に示すように、三次元造形物４０は、側面から見た場合に、両端側の形状は、下から斜め上方向に延びる形状となっている。

ステップＳ１００では、三次元造形物４０の造形データ３６Ｂを外部装置から受信し、記憶部３６に記憶させる。三次元造形物４０の造形データ３６Ｂのフォーマットとしては、例えば三次元形状を表現するデータのフォーマットであるＳＴＬ（Standard Triangulated Language）フォーマットが用いられるが、これに限られるものではない。

ステップＳ１０２では、ステップＳ１００で受信した造形データ３６Ｂに従って、サポート材データ３６Ｃを生成する。三次元造形物４０は、モデル材を造形台３３上に積層させて造形するが、図２に示すように、下方が空間となる領域４２についてはサポート材で支持する必要がある。このため、造形データ３６Ｂを解析し、下方が空間となる領域４２を抽出する。そして、下方が空間となる領域４２にサポート材を吐出するためのサポート材データ３６Ｃを生成し、記憶部３６に記憶する。

このように、サポート材を吐出するためのサポート材データ３６Ｃを自動で生成するため、ユーザーにサポート材を吐出するための領域を指定させたりする等の入力作業を省略させる事も可能である。

ステップＳ１０４では、造形データ３６Ｂ及びサポート材データ３６Ｃに基づく三次元造形物４０をＸＹ平面でＺ軸方向、すなわち積層方向にスライスしたスライスデータを生成する。これにより、三次元造形物４０をＸＹ平面でスライスしたスライスデータが積層方向に複数生成される。例えば図８のＡ−Ａ線断面のスライスデータを図９に示す。図９に示すように、領域４２にはモデル材を支持するためのサポート材４４が吐出され、領域４６にはモデル材が吐出される。

ステップＳ１０５では、三次元造形物の造形準備処理を実行する。具体的には、モデル材遮断弁１５及びサポート材遮断弁２１をオンにして、モデル材吐出ヘッド１６へのモデル材の供給及びサポート材吐出ヘッド２２へのサポート材の供給を開始する。

また、モデル材は吐出しないが、モデル材の増粘を防ぐための予備駆動信号をモデル材吐出ヘッド１６の全てのノズルに供給するように駆動部１８を制御する。同様に、サポート材は吐出しないが、サポート材の増粘を防ぐための予備駆動信号をサポート材吐出ヘッド２２の全てのノズルに供給するように駆動部２４を制御する。

ここで、モデル材吐出ヘッド１６を駆動する駆動部１８から出力される駆動信号の種類について説明する。なお、サポート材吐出ヘッド２２を駆動する駆動部２４から出力される駆動信号の種類も駆動部１８から出力される駆動信号の種類と同様であるので、説明は省略する。

駆動部１８から出力される駆動信号の種類には、図１０に示すように、モデル材吐出ヘッド１６のノズル１６Ｎからモデル材５０を大滴５０Ａで吐出させるための駆動信号５２Ａ、モデル材５０を中滴５０Ｂで吐出させるための駆動信号５２Ｂ、モデル材５０を小滴５０Ｃで吐出させるための駆動信号５２Ｃ、モデル材５０は吐出しないが、モデル材５０の増粘を防ぐための予備駆動信号５２Ｄ、図１１に示すように、ノズル１６Ｎの吐出面１６ＮＡからモデル材５０を図１１において上方へ引き込むための引き込み用駆動信号５２Ｅ、図１２に示すように、モデル材吐出ヘッド１６が休止中の場合に、引き込み用駆動信号５２Ｅをノズル１６Ｎに供給した場合よりも大きくモデル材５０を引き込むための休止用駆動信号５２Ｆがある。なお、図１１、１２において、Ｖｂｉａｓは２８Ｖ程度、Ｖ１は５Ｖ程度である。

従って、ステップＳ１０５では、図１０に示す予備駆動信号５２Ｄがモデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２の全てのノズルに供給されるように駆動部１８及び駆動部２４を制御する。

ステップＳ１０６では、ＵＶ光の照射を開始するようＵＶ光源２６を駆動する駆動部２８に指示する。これにより、ＵＶ光源２６はＵＶ光の照射を開始する。

ステップＳ１０８では、造形処理を実行する。すなわち、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２２、及びＵＶ光源２６がＸ方向に走査するように走査部３０を制御し、かつ造形台３３がＺ軸方向へ徐々に下がるように造形台昇降部３２を制御すると共に、ステップＳ１０４で生成したスライスデータに従ってモデル材及びサポート材が吐出されるようにモデル材吐出ヘッド１６を駆動する駆動部１８及びサポート材吐出ヘッド２２を駆動する駆動部２４を制御する。

すなわち、モデル材５０を吐出すべきノズルに対しては、造形データに応じて、モデル材５０を大滴５０Ａで吐出させるための駆動信号５２Ａ、モデル材５０を中滴５０Ｂで吐出させるための駆動信号５２Ｂ、及びモデル材５０を小滴５０Ｃで吐出させるための駆動信号５２Ｃの何れかが出力されるように駆動部１８を制御する。また、サポート材を吐出すべきノズルに対しては、造形データに応じて、サポート材を大滴で吐出させるための駆動信号５２Ａ、サポート材を中滴で吐出させるための駆動信号５２Ｂ、及びサポート材を小滴で吐出させるための駆動信号５２Ｃの何れかが出力されるように駆動部２４を制御する。

また、モデル材吐出ヘッド１６から吐出されたモデル材は、ＵＶ光源２６から照射されたＵＶ光によって硬化するが、ＵＶ光が三次元造形物４０の表面で反射、散乱してモデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２に到達すると、ヘッドのノズル内のモデル材及びサポート材が硬化してノズルが詰まる原因となる。

そこで、本実施形態では、ＵＶ光源２６からＵＶ光を照射中の場合において、モデル材を非吐出のノズル及びサポート材を非吐出のノズルについては、引き込み用駆動信号５２Ｅを供給するように駆動部１８及び駆動部２４を制御する。これにより、図１１に示すように、モデル材５０がノズル１６の吐出面１６ＮＡから上方に引き込まれる。サポート材も同様にノズル２２の吐出面から上方に引き込まれる。

なお、図１１に示すように、引き込み用駆動信号５２Ｅは、複数のパルス信号５２ＥＡを含み、例えばパルス信号５２ＥＡのパルス幅Ｗが、モデル材吐出ヘッド１６の固有周期１／４以下であり、且つ、パルス信号５２ＥＡのパルス間隔Ｄが、モデル材吐出ヘッド１６の固有周期の１／２以下とする。これにより、ノズル１６Ｎの直径ｄａの１／２程度が引き込み量ｄ１となる。なお、モデル材吐出ヘッド１６の固有周期とは、モデル材が最も吐出されやすくなる周期をいう。これは、サポート材吐出ヘッド２２についても同様である。

さらに、モデル材吐出ヘッド１６が休止中の場合、休止用駆動信号を全てのノズル１６Ｎに供給するように駆動部１８を制御する。ここで、「休止中」とは、モデル材吐出ヘッド１６からのモデル材の吐出を休止している状態であり、例えば図１３に示すように、Ｚ方向から見た場合に、モデル材吐出ヘッド１６が造形台３３上に存在しない状態をいう。また、サポート材吐出ヘッド２２についても同様である。

なお、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２が造形台３３上の領域から外れる毎に、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２のノズルに休止用駆動信号を供給するようにしてもよいし、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２の両方が造形台３３上の領域から外れた場合に、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２のノズルに一斉に休止用駆動信号を供給するようにしてもよい。

また、図１２に示すように、休止用駆動信号５２Ｆをノズル１６Ｎに供給した場合におけるモデル材５０の吐出面１６ＮＡからの引き込み量ｄ２は、引き込み用駆動信号５２Ｅをノズル１６Ｎに供給した場合におけるモデル材５０の吐出面１６ＮＡからの引き込み量ｄ１よりも大きい。これにより、ヘッドの詰まりが更に抑制される。なお、ｄ２はノズル１６Ｎの直径ｄａの２〜３倍程度である。

また、図１２に示すように、休止用駆動信号５２Ｆは、電圧レベルがＶ１のままではなく、単発のパルスを有する波形となっている。このため、モデル材及びサポート材の増粘が抑制される。

また、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２が休止中の場合、全てのモデル材遮断弁１５及びサポート材遮断弁２１をオフにして、モデル材吐出ヘッド１６へのモデル材の供給及びサポート材吐出ヘッド２２へのサポート材の供給を停止させるようにしてもよい。これにより、負圧が安定して維持され、モデル材及びサポート材を引き込んだ状態が安定して維持される。

図１４には、造形準備、造形中、休止中におけるモデル材吐出ヘッド１６のノズルの液面レベルを示した。液面レベルＡは、ノズル１６Ｎの吐出面１６ＮＡに相当する。図１４に示すように、造形準備においては、駆動信号はオフ、モデル材の供給、すなわちモデル材遮断弁１５はオン、ＵＶ光源２６はオフであり、モデル材の供給が開始されることにより、液面レベルは液面レベルＡに近づいていく。そして、液面レベルＡに到達して予備駆動信号５２Ｄが供給され、その後モデル材の吐出が開始されて造形中になった場合において、モデル材が吐出されないノズルについては、引き込み用駆動信号５２Ｅが供給される。これにより、モデル材は液面レベルＡから引き込まれる。そして、モデル材吐出ヘッド１６が休止中の場合は、休止用駆動信号５２Ｆがノズルに供給されると共にモデル材の供給が遮断される。これにより、モデル材は引き込み用駆動信号５２Ｅがノズルに供給された場合よりも大きく引き込まれる。そして、造形が終了すると、ＵＶ光源２６がオフとなって造形準備の状態となり、予備駆動信号５２Ｄが供給される。

このように、造形中、すなわちモデル材及びサポート材を吐出中はモデル材及びサポート材を非吐出のノズルのみに引き込み用駆動信号５２Ｅを供給し、休止中、すなわちモデル材及びサポート材の吐出を停止中の場合は、全てのノズルに休止用駆動信号５２Ｆを供給すると共に、全てのモデル材遮断弁１５及びサポート材遮断弁２１をオフにする。

ステップＳ１１０では、三次元造形物４０の造形が終了したか否かを判断し、終了していなければステップＳ１１２へ移行し、造形を終了していればステップＳ１１６へ移行する。

ステップＳ１１２では、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２のクリーニングを実行するタイミングが到来したか否かを判断する。そして、クリーニングを実行するタイミングが到来した場合はステップＳ１１４へ移行する。一方、クリーニングを実行するタイミングが到来していない場合はステップＳ１０８へ移行し、造形処理を続行する。

クリーニングを実行するタイミングとしては、例えば予め定めた期間が経過する毎、モデル材及びサポート材の少なくとも一方が予め定めた量を消費する毎等が挙げられるが、これらに限られるものではない。

クリーニングを実行するタイミングとして予め定めた期間が経過する毎とする場合、例えば前記期間を様々に変えてヘッドの詰まりの状態を測定し、ヘッドの詰まりが発生しない期間のうち最も長い期間に設定することが好ましい。前記期間が短いほどクリーニングの回数が増加して、造形処理が終了するまでの時間が長くなるためである。これにより、クリーニングの無駄な実行が抑制される。

ステップＳ１１４では、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２が退避領域に移動するようにＸＹ走査部３０に指示すると共に、クリーニング部３４にモデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２のクリーニングを実行するよう指示する。これにより、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２が退避領域に移動し、クリーニング部３４が、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２をクリーニングする。なお、クリーニングを実行するタイミングとして、モデル材及びサポート材の少なくとも一方が予め定めた量を消費する毎としていた場合は、予め定めた量を消費した材料を吐出するヘッドのみをクリーニングするようにしてもよい。

ステップＳ１１６では、ＵＶ光の照射を停止するようＵＶ光源２６に指示する。これにより、ＵＶ光源２６はＵＶ光の照射を停止する。

なお、本実施形態では、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２２の両方に引き込み用駆動信号５２Ｅ及び休止用駆動信号５２Ｆを供給する場合について説明したが、ＵＶ光源２６に近い方のヘッドのみに引き込み用駆動信号５２Ｅ及び休止用駆動信号５２Ｆを供給してもよい。

また、本実施形態では、本発明を３Ｄプリンタに適用した場合について説明したが、本発明をインクジェットプリンタとしての２Ｄプリンタに適用してもよい。この場合、サポート材吐出ヘッド２２が省略され、モデル材吐出ヘッド１６に代えてＵＶ硬化型のインクを吐出するインク吐出ヘッドとすればよい。

また、本実施形態では。モデル材吐出ヘッド１６等がＸ方向に走査しながら造形台３３がＺ軸方向に徐々に下降する場合について説明したが、造形台３３を固定とし、モデル材吐出ヘッド１６等がＸ方向に走査しながらＺ軸方向に徐々に上昇するようにしてもよい。また、両者がＺ軸方向に離間するように移動してもよい。

なお、本実施形態で説明した３Ｄプリンタ１０の構成（図１参照）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりしてもよいことは言うまでもない。

１０ プリンタ
１２ コントローラ
１４ モデル材供給部
１５ モデル材遮断弁
１６ モデル材吐出ヘッド
１８ 駆動部
２０ サポート材供給部
２１ サポート材遮断弁
２２ サポート材吐出ヘッド
２６ ＵＶ光源
３２ 造形台昇降部
３３ 造形台
３４ クリーニング部
３８ 通信部
４０ 三次元造形物

Claims (7)

1. 紫外線が照射されることにより硬化する紫外線硬化型の液体を液滴として吐出するノズルを複数備えた液滴吐出ヘッドを駆動する駆動手段と、
   前記液滴吐出ヘッドから吐出された液滴に前記紫外線を照射する紫外線光源から前記紫外線を照射中の場合、複数の前記ノズルのうち前記液滴を非吐出のノズルについては、前記非吐出のノズルの吐出面から前記液体を引き込むための引き込み用駆動信号を供給するように前記駆動手段を制御する制御手段と、
   を備えた液滴吐出ヘッドの駆動装置。
2. 前記制御手段は、前記液滴吐出ヘッドが休止中の場合は、前記引き込み用駆動信号を前記非吐出のノズルに供給した場合よりも大きく前記液体を引き込むための休止用駆動信号を全ての前記ノズルに供給するように前記駆動手段を制御する
   請求項１記載の液滴吐出ヘッドの駆動装置。
3. 前記制御手段は、前記液滴吐出ヘッドが休止中の場合は、前記液滴吐出ヘッドへの前記液体の供給を停止させる
   請求項２記載の液滴吐出ヘッドの駆動装置。
4. 前記引き込み用駆動信号は、複数のパルス信号を含み、前記パルス信号のパルス幅が、前記液滴吐出ヘッドの固有周期の１／４以下であり、且つ、前記複数のパルス信号のパルス間隔が、前記固有周期の１／２以下である
   請求項１〜３の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動装置。
5. 紫外線が照射されることにより硬化する紫外線硬化型の液体を液滴として吐出するノズルを複数備えた液滴吐出ヘッドと、
   前記液滴吐出ヘッドから吐出された液滴に前記紫外線を照射する紫外線光源と、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動装置と、
   を備えたプリンタ。
6. 前記液体は、三次元造形物を造形するためのモデル材であり、
   前記紫外線が照射されることにより硬化する紫外線硬化型のサポート材であって、前記モデル材により造形される三次元造形物の造形を補助するサポート材を吐出するサポート材吐出ヘッド
   を更に備えた請求項５記載のプリンタ。
7. コンピュータを、請求項１〜４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動装置の制御手段として機能させるための液滴吐出ヘッドの駆動プログラム。