JP2023122530A - 三次元造形装置、三次元造形方法、及び、三次元造形システム - Google Patents

Abstract

【課題】吐出ヘッドの損傷を軽減することができる三次元造形装置を提供する。
【解決手段】三次元造形装置１００は、液滴を吐出する吐出ヘッド１０を備える三次元造形装置であって、吐出ヘッド１０の状態を検知する検知部７と、吐出ヘッド１０に非接触で吐出ヘッド１０をクリーニングする非接触クリーニング部５０と、非接触クリーニング部５０が吐出ヘッド１０をクリーニングした後に、検知部７によって検知された吐出ヘッド１０の状態に応じて、三次元造形装置１００の動作を制御する制御部５００と、を備える。
【選択図】図１１

Description

本発明は、三次元造形装置、三次元造形方法、及び、三次元造形システムに関する。

従来より、三次元造形物を形成する三次元造形装置が知られている。また、三次元造形装置のクリーニングを行う技術として、ノズル面の状態を観察し、観察結果に基づいてノズル面をメンテナンスする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１では、ノズル面の損傷を抑えつつ信頼性の高いクリーニングを行う点において改善の余地がある。

本発明は、吐出ヘッドの損傷を抑えつつ信頼性の高いクリーニングを実行可能な三次元造形装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、液滴を吐出する吐出ヘッドを備え、三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、吐出ヘッドの状態を検知する検知部と、非接触で吐出ヘッドをクリーニングする非接触クリーニング部と、非接触クリーニング部が吐出ヘッドをクリーニングした後に、検知部によって検知された吐出ヘッドの状態に応じて、三次元造形装置の動作を制御する制御部と、を備える。

本発明によれば、吐出ヘッドの損傷を抑えつつ信頼性の高いクリーニングを実行可能な三次元造形装置を提供できる。

第１実施形態に係る三次元造形装置の平面図である。 第１実施形態に係る三次元造形装置の部分断面図である。 吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、及び非接触クリーニング部を示す平面図である。 吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、及び非接触クリーニング部を示す側面図である。 複数のノズルＮが形成されたノズル面を有する吐出ヘッドの底面図である。 吐出ヘッドのノズル面に対して非接触クリーニングを実行するクリーニング部を示す側面図である。 吐出ヘッドのノズル面に対して非接触クリーニングを実行するクリーニング部を示す側面図である。 吐出ヘッドのノズル面とワイパーとの間のギャップを示す側面図である。 第１実施形態に係る三次元造形装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る三次元造形装置の機能ブロック図である。 三次元造形装置で実行されるクリーニング処理の手順を示すフローチャートである。 非接触クリーニング動作の手順を示すフローチャートである。 吐出検知動作の手順を示すフローチャートである。 接触クリーニング動作の手順を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る三次元造形装置のクリーニング部を示す側面図であり、吐出ヘッドのノズル面に対して非接触クリーニングを実行する非接触クリーニング部を示す図である。 第２実施形態に係る三次元造形装置のクリーニング部を示す側面図であり、吐出ヘッドのノズル面に対して非接触クリーニングを実行する非接触クリーニング部を示す図である。

以下、各実施形態に係る三次元造形装置について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

［第１実施形態］
図１乃至図１３を参照して、第１実施形態に係る三次元造形装置１００の一例について説明する。図１は、第１実施形態に係る三次元造形装置１００の平面図である。図２は、第１実施形態に係る三次元造形装置１００の部分断面図である。図３は、複数の吐出ヘッド１０を有するキャリッジ６、及びクリーニング部５０を示す平面図である。図４は、複数の吐出ヘッド１０を有するキャリッジ６、及びクリーニング部５０を示す側面図である。図５は、複数のノズルＮが形成されたノズル面１１を有する吐出ヘッド１０の底面図である。図６は、吐出ヘッド１０のノズル面１１に対して非接触クリーニングを実行するクリーニング部５０を示す側面図である。図７は、吐出ヘッド１０のノズル面１１に対して非接触クリーニングを実行するクリーニング部５０を示す側面図である。

なお、図１では、粉体供給部２が仮想線で示されている。また、各図において、互いに直交する３方向として、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向を示す矢印が適宜図示されている。Ｘ軸方向は、粉体供給部２の進行方向に沿う。Ｙ軸方向は、粉体供給部２の進行方向に交差する方向である。Ｚ軸方向は、上下方向に沿う。

図１及び図２には、三次元造形装置１００、粉体１、粉体供給部２、造形槽３、リコートローラ４、造形ステージ５、キャリッジ６、状態検知部７、光源８、余剰粉体受け槽９、吐出ヘッド１０、吐出検知部１２、及び層２０１が図示されている。図２には、ノズル面１１が図示されている。図３及び図４には、吐出ヘッド１０、キャリッジ６、クリーニング部５０、基部５１、及びワイパー５２が図示されている。図４には、ノズル面１１が図示されている。図５には、吐出ヘッド１０、ノズル面１１、ノズルＮ、及びノズル列ＮＬが図示されている。図６及び図７には、キャリッジ６、吐出ヘッド１０、ノズル面１１、付着物２１５、クリーニング部５０、基部５１、及びワイパー５２が図示されている。

三次元造形装置１００は、樹脂、金属又はセラミックス等の粉体１を積層し、インクジェット方式で液滴を吐出して固化させる工程を繰り返すことで、三次元造形物を造形する。吐出ヘッド１０に付着し得る付着物として粉体１が想定されるが、付着物は粉体１に限られず、その他のものでもよい。例えば、吐出ヘッド１０に付着するインク等の液体も付着物に含まれる。吐出ヘッド１０に付着する付着物は、ノズル面１１に付着する付着物を含む。吐出ヘッド１０に付着物は、ノズルＮの側面に付着する付着物を含む。ノズルＮの側面は、ノズルＮの内周面でもよい。

三次元造形装置１００は、ＢＪ方式の三次元造形装置を前提として説明するが、三次元造形装置１００は、ＢＪ（Ｂｉｎｄｅｒ Ｊｅｔｔｉｎｇ）方式の三次元造形装置に限定されず、例えばＨＳＳ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）方式の三次元造形装置でもよく、ＭＪ（Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｊｅｔ）方式の三次元造形装置でもよくその他の方式の三次元造形装置でもよい。

三次元造形装置１００は、粉体供給部２、造形槽３、リコートローラ４、吐出ヘッド１０、キャリッジ６、状態検知部７、光源８、及び余剰粉体受け槽９を備える。三次元造形装置１００は、クリーニング部５０を備える。

粉体供給部２は、粉体１を貯留するホッパーを有する。粉体供給部２は、造形槽３の上方を移動可能である。粉体供給部２は、造形槽３上を移動しながら、造形槽３内に粉体１を供給する。

造形槽３は、粉体供給部２から供給された粉体１を貯留する。造形槽３の内部には、造形ステージ５が設けられている。粉体供給部２から供給された粉体１は、造形ステージ５上に堆積する。造形ステージ５には、複数の層２０１が形成される。粉体供給部２から供給された粉体１は、層状を成し、複数の層２０１を形成する。例えば、粉体供給部２がＸ軸方向に１回移動すると、造形ステージ５上に１層目の層２０１が形成される。１層目の層２０１が形成された後、造形ステージ５が降下して、１層目の層上に、２層目の層２０１が堆積可能なスペースが１層目の層２０１上に形成される。次に、粉体供給部２がＸ軸方向に移動すると、１層目の層２０１上に２層目の層２０１が形成される。粉体供給部２が複数回移動すると、造形槽３内に複数の層２０１が形成される。造形ステージ５は、層２０１の数量に応じて、適宜、降下する。このように、造形ステージ５の降下、及び粉体１の供給を繰り返すことで、造形ステージ５上に複数の層２０１が形成される。

リコートローラ４は、粉体供給部２とともに、造形槽３上をＸ軸方向に移動する。リコートローラ４は、回転しながら移動することで、造形槽３の表面の粉体１を平滑化する。粉体供給部２から造形槽３内に供給された粉体１は、リコートローラ４によって均される。

造形槽３の周囲には、余剰粉体受け槽９が形成されている。余剰粉体受け槽９は、造形槽３からあふれた粉体１を回収する。造形槽３内の粉体１のうち、余剰な粉体１は、リコートローラ４によって描き寄せられて、余剰粉体受け槽９内に落下する。余剰粉体受け槽９内に落下した粉体１は、余剰粉体受け槽９の底部から回収されて、粉体供給部２に戻される。

造形槽３内への粉体１の供給は、造形槽３の上方の粉体供給部２から造形槽３内に粉体１を供給するものに限定されない。例えば、粉体供給部２は、造形槽３の周囲に形成されたステージ上に粉体１を供給してもよく、リコートローラ４は、ステージ上の粉体１を掻き寄せて、造形槽３内に供給してもよい。リコートローラ４は、粉体供給部２とともに移動可能なものでもよく、粉体供給部２とは別に移動するものでもよい。また、三次元造形装置１００は、リコートローラ４によって粉体１を平滑化するものに限定されず、例えば、ブレードによって、造形槽３内の粉体１を平滑化してもよく、その他の刷毛等を用いて、粉体１を平滑化してもよい。

キャリッジ６は、複数の吐出ヘッド１０を搭載する。キャリッジ６は、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動できる。キャリッジ６は、造形槽３の上方を移動して、複数の吐出ヘッド１０を搬送する。キャリッジ６は、造形槽３の上方から外れる位置への移動も可能であり、造形槽３の上方から外れた位置から、造形槽３の上方への移動も可能である。

吐出ヘッド１０は、液滴を吐出する。図５示すように、吐出ヘッド１０の底面には、ノズル面１１が形成されている。ノズル面１１には、複数のノズルＮが形成されている。複数のノズルＮは、Ｘ軸方向に並ぶノズル列ＮＬを構成する。ノズル面１１には、複数のノズル列ＮＬが形成されている。吐出ヘッド１０内には、ノズルＮに連通する圧力室が形成されている。複数のノズルＮは、複数の圧力室にそれぞれ連通する。吐出ヘッド１０は、圧力室内の液体の圧力を変動させるアクチュエータを有する。アクチュエータは、圧力室内の液体の圧力を増加して、吐出ヘッド１０はノズルＮから液体を吐出する。アクチュエータは、例えば圧電素子を含む。

吐出ヘッド１０は、造形槽３内の粉体１に対して、液滴を吐出することにより、粉体１を固化させる。吐出ヘッド１０は、層２０１ごとに、粉体１に対して液滴を吐出する。粉体供給部２及びリコートローラ４が、造形槽３上を移動する際には、キャリッジ６は、造形槽３の側方に配置されて待機している。造形槽３内の粉体１の表面がリコートローラ４によって平滑された後、キャリッジ６が造形槽３上に移動して、所定の位置に液滴を吐出することで、所定の位置の粉体１を固化する。三次元造形装置１００では、層２０１ごとに粉体１の固化を繰り返し、三次元造形物を造形する。

図３及び図４に示されるクリーニング部５０は、造形槽３から外れた位置に配置されている。クリーニング部５０は、状態検知部７及び光源８とは異なる位置に配置されている。クリーニング部５０は、非接触クリーニング部の一例であるが、接触クリーニング部とすることも可能である。クリーニング部５０は、基部５１及び複数のワイパー５２を備える。ワイパー５２は、非接触ワイパーの一例である。基部５１は、複数のワイパー５２を支持する。ワイパー５２は、吐出ヘッド１０のノズル面１１に非接触でノズル面１１に付着する付着物を取り除く。ワイパー５２は、吐出ヘッド１０に非接触で吐出ヘッド１０に付着する付着物を取り除く。

ワイパー５２は、吐出ヘッド１０のノズル面１１に対して相対的に移動可能である。ワイパー５２は、Ｙ軸方向に所定の長さを有する。ワイパー５２のＹ軸方向の長さは、ノズル面１１に形成された複数のノズルＮの領域に対応する長さとなる。例えば、ワイパー５２は、静止しているノズル面１１に対して移動可能である。ワイパー５２は、ノズル列ＮＬが延在する方向であるＸ軸方向に移動することができる。なお、ワイパー５２は、ノズル面１１の短手方向であるＹ軸方向に移動することができる。また、静止状態のワイパー５２に対して、吐出ヘッド１０を移動させてもよい。ワイパー５２は、ノズル面１１に付着する付着物２１５を掻き寄せて取り除くことができる。

図６では、クリーニング部５０による非接触クリーニングの実行前の状態が示されている。図７では、クリーニング部５０による非接触クリーニングの実行中の状態が示されている。吐出ヘッド１０のノズル面１１には、例えば液滴である付着物２１５が付着している。ワイパー５２をノズル面１１に対して相対的に移動させることで、ノズル面１１に付着する付着物２１５を取り除くことができる。ノズル面１１に付着する液体としては、ノズルＮから吐出された液滴の一部がノズル面１１に付着して付着物２１５となることが想定される。また、洗浄液によるノズルＮの洗浄後、洗浄液の一部がノズル面１１に残存して付着物２１５になるおそれがある。ノズル面１１に付着する付着物２１５は、液体に限定されず、例えば媒体の一部を含んでもよい。粉体１である媒体は、ノズル面１１に付着するおそれがある。

図８は、吐出ヘッド１０のノズル面１１とワイパー５２との間のギャップＧ１を示す側面図である。図８には、吐出ヘッド１０のノズル面１１、クリーニング部５０のワイパー５２、ワイパー５２の先端部５２ａ、及び、先端部５２ａとノズル面１１との間のギャップＧ１が図示されている。ワイパー５２は、非接触ワイパーの一例である。ワイパー５２は、ノズル面１１との間にギャップＧ１を設けて配置される。ギャップＧ１は、例えば１ｍｍ以下でもよい。

ワイパー５２は、ギャップＧ１よりも大きい付着物をノズル面１１から取り除くことができる。一方、ワイパー５２は、ギャップＧ１よりも小さい付着物を取り除くことができない。三次元造形装置１００では、非接触クリーニングの実行後に、接触クリーニングを実行できる。

なお、非接触ワイパーを用いた非接触クリーニング後における吐出異常の発生確率を減少させる方法としては、非接触ワイパーを可能な限り、ノズル面１１に近づけることが挙げられる。また、非接触ワイパーの材質を変えることによって、吐出異常の発生確率を減少させる方法がある。また、ノズルＮから吐出される液体の表面張力や粘度を調整することで、吐出異常の発生確率を減少させる方法がある。また、ノズル洗浄に使用される洗浄液の表面張力や粘度を調整することで、吐出異常の発生確率を減少させる方法がある。

例えば、バインダージェットタイプの三次元造形装置１００では、被記録媒体である数十ミクロンの造形粉（粉体１）のノズル面１１への付着により吐出異常が発生するおそれがある。このような粉体１がノズル面１１に付着している場合には、粉体１が小さいので、非接触ワイパーを用いて取り除くことは容易ではない。そのため、ノズル面１１に付着する粉体１を洗い流すためのパージ動作や、洗浄液によるノズルＮの洗浄動作を行うことで、ノズル面１１に付着する付着物及びノズルＮ内に存在する付着物を取り除くことが必要となる。

パージ動作では、ノズルＮから、液体を流出させて、ノズルＮの内周面に付着する付着物を取り除くことができる。例えば、吐出ヘッド１０では、パージ動作を実施していない状態では、ノズルＮ内を負圧として、ノズルＮから液体が垂れないようにする。パージ動作を行う場合には、吐出ヘッド１０は、吐出ヘッド１０の内部から液体を加圧して、ノズルＮから液体を垂らす。これにより、ノズルＮから流出する液体は、ノズルＮ内に存在する付着物を洗い流す。吐出ヘッド１０は、ノズルＮ内を負圧状態から加圧状態に切り替えることで、ノズルＮから液体を垂らすことができる。吐出ヘッド１０は、圧力室内の液体に圧力を付与する圧電素子を駆動して、ノズルＮ内の液体を加圧できる。三次元造形装置１００は、吐出ヘッド１０に液体を供給するためのポンプを用いて、ノズルＮを正圧から負圧に切り替えることができる。

ワイパー５２を用いた非接触クリーニング動作では、パージ動作後にノズル面１１に残存する液体の除去、及び洗浄液によるノズルＮの洗浄後にノズル面１１に残存する液体を取り除くことができる。ワイパー５２を用いた非接触クリーニング動作では、吐出ヘッド１０に付着する付着物を取り除くことができる。

一方、接触クリーニング動作は、ノズル面１１にワイパー５２の先端部５２ａを接触させて、ノズル面１１に付着する付着物を取り除く。接触クリーニング動作では、ノズル面１１に付着するインク（液体）や、インクと粉体１との混合物などを取り除くことができる。接触クリーニン動作では、ゴム製のブレードを使用できる。接触クリーニング動作では、ワイパー５２をノズル面１１に接触させて移動させることで、ノズル面１１に付着する付着物を取り除くことができる。なお、接触クリーニング動作の頻度が増えると、ノズル面１１の撥水膜などの耐久性が低下するおそれがある。接触クリーニング動作では、吐出ヘッド１０に付着する付着物を取り除くことができる。

なお、非接触クリーニング動作後に、ノズル面１１及びノズルＮ内に付着物が残るおそれがある。ノズルＮ内に付着物が残っていると、そのノズルＮ内においてメニスカスが作られないおそれがある。同様に、ノズル面１１に付着する付着物がノズルＮにかかっていると、そのノズルＮ内においてメニスカスが作られないおそれがある。ノズルＮ内でメニスカスが作られない場合には、ノズルＮは、液体を吐出できない。ノズルＮの周辺に付着物が付着していると、ノズルＮから吐出される液体がノズルＮの周辺に付着する付着物と接触して、ノズルＮから吐出される液体の吐出方向が曲がるおそれがある。また、ノズルＮ内に付着物が残存していると、ノズルＮから吐出される液体の吐出方向が曲がるおそれがある。ノズルＮに付着物が残存していると、吐出される液体の吐出量が不足するおそれがある。

三次元造形装置１００は、ワイパー５２を昇降させることができる。三次元造形装置１００は、基部５１及びワイパー５２を昇降させるワイパー昇降機構を備える。ワイパー昇降機構は、例えばワイパー５２を昇降させるモータを備えている。ワイパー５２は、ノズル面１１に対して接近または離間するように移動できる。三次元造形装置１００は、ワイパー５２をノズル面１１に接触させることで、接触クリーニング動作を実行できる。三次元造形装置１００は、ワイパー５２をノズル面１１から離間させて、ギャップＧ１を設けることで、非接触クリーニング動作を実行できる。ワイパー５２は、非接触ワイパー及び接触ワイパーの両方の機能を有する。

三次元造形装置１００は、ワイパー５２を用いて、非接触クリーニング動作及び接触クリーニング動作の両方を行う。三次元造形装置１００は、吐出ヘッド１０の状態に応じて、非接触クリーニング動作及び接触クリーニング動作を切り替えることができる。三次元造形装置１００は、簡素な構成により、ノズル面１１の耐久性の低下を抑制可能であるとともに、信頼性の向上を図ることができる。三次元造形装置１００は、吐出ヘッド１０の状態に応じて、三次元造形装置１００における動作を変更できる。三次元造形装置１００は、吐出ヘッド１０の状態に応じて、三次元造形装置１００における造形動作を変更してもよい。

三次元造形装置１００は、洗浄液によるノズル洗浄を行うノズル洗浄機構を備えていてもよい。ノズル洗浄機構は、例えば洗浄液を貯留する洗浄液タンク、洗浄液を移送するためのポンプ、洗浄液が流れる流路等を含む。また、ノズル洗浄機構は、洗浄液タンクをノズルＮに連通するように流路を切り替える切換え弁を含む。なお、ノズル洗浄は、吐出ヘッド１０のクリーニングに含まれる。

図１及び図２に示されるように、状態検知部７及び光源８は、Ｘ軸方向において、造形槽３から外れた位置に配置されている。状態検知部７は、吐出ヘッド１０の状態を検知する検知部の一例である。状態検知部７及び光源８は、造形槽３から外れた位置で待機する吐出ヘッド１０の下方に配置されている。状態検知部７は、例えば光学カメラである。状態検知部７は、ノズル面１１を撮像し、ノズル面１１の状態を検知できる。状態検知部７は、例えばノズル面１１に付着する付着物を検知できる。また、状態検知部７は、ノズルＮの閉塞状態を検知できる。光源８は、ノズル面１１に光を照射することができる。状態検知部７は、ノズルＮの状態を検知できる。状態検知部７は、ノズルＮ内に残存する付着物を検知できる。

三次元造形装置１００は、ノズル面１１を撮影して画像処理を行い、吐出ヘッド１０における吐出異常の有無を判断できる。三次元造形装置１００は、吐出ヘッド１０から実際に液滴を吐出させてなくても、ノズル面１１を撮影して画像処理を行うだけで、吐出異常を検知できる。これにより、三次元造形装置１００は、吐出異常を検知するための動作の高速化を図ることができる。三次元造形装置１００では、吐出異常を検知するための動作時間を短縮できる。

キャリッジ６は、吐出ヘッド１０を搬送して、状態検知部７及び光源８の上方に移動させることができる。キャリッジ６は、状態検知部７によるノズル面１１を観察する際に、吐出ヘッド１０を所定の位置に移動させることができる。状態検知部７は、一度にノズル面１１全体を観察できない場合であっても、吐出ヘッド１０を適宜移動させて、複数回に分けて、ノズル面１１全体を観察できる。状態検知部７は、吐出ヘッド１０を移動させないで、一度にノズル面１１全体を観察してもよい。

状態検知部７は、光学カメラに限定されず、例えばレーザ変位計でもよく、その他のものでもよい。レーザ変位計は、ノズル面１１の形状を立体的に捉えることができる。状態検知部７は、ノズル面１１及びノズルＮを観察できるものであればよい。

光源８は、ノズル面１１と粉体１とを区別可能な波長の光を発光してもよい。光源８は、ノズル面１１に対して所定の角度で光を照射することができる。また、光源８は、光学カメラによってノズル面１１に付着した粉体１を立体的に捉えるために、光源８が複数の幅の縞模様の光をノズル面１１に照射した状態で、状態検知部７がノズル面１１を観察してもよい。

三次元造形装置１００は、ノズルＮの吐出異常を検知する吐出検知部１２を含む。吐出検知部１２は、印字結果の画像から吐出異常を検知する。吐出ヘッド１０は、ノズルＮから実際に液滴を吐出して印字を行い、吐出検知部は、その印字結果の画像から吐出異常を検知できる。また、三次元造形装置１００は、個々のノズルＮから複数回液滴を吐出させて、液滴の着弾先の電気量を測定し、その測定結果から吐出異常を検知してもよい。また、三次元造形装置１００は、ノズルＮから液滴を吐出させて、光学センサを用いて検知用の光を横切る液滴を検知することで、吐出異常を検知してもよい。当業者は、ノズルＮから吐出される液滴の大きさ、吐出された液滴の速度、液滴の種類（インクの種類、例えばインクが透明かどうか）などを考慮し、さらには、三次元造形装置１００の条件等を考慮して、吐出異常の検知方法を適宜設計してもよい。吐出検知部１２は、ノズルＮから吐出される液滴を検知する。吐出検知部１２は、ノズルＮから吐出され、媒体に着弾後の液滴を観察するものでもよく、飛翔中の液滴を観察するものでもよい。吐出検知部１２は、検知部の一例である。吐出ヘッド１０の状態を検知する検知部は、ノズル面１１の状態を検知するものでもよく、ノズルから吐出される液滴を検知するものでもよい。

［ハードウェア構成］
次に、図９を参照して、第１実施形態に係る三次元造形装置のハードウェア構成について説明する。図９は、第１実施形態に係る三次元造形装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

図９には、三次元造形装置１００の制御部５００、ＣＰＵ（Center Processing Unit）５０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０３、ＮＶＲＡＭ（Random Access Memory）５０４、ＡＳＩＣ５０５、外部Ｉ／Ｆ５０６、Ｉ／Ｏ５０７、ヘッド制御部５１０、モータ制御部５１１～５１５、ポンプ制御部５１６、及びカメラ制御部５１７が示されている。図９には、吐出ヘッド１０、キャリッジ搬送機構３１、造形ステージ昇降機構３２、モータ３３、粉体供給部搬送機構３４、ワイパー昇降機構３５、ノズル洗浄機構３６、状態検知部７、光源８、及びセンサ類１５が示されている。また、図９には、三次元造形システム７００の造形データ作成装置６００が示されている。

三次元造形装置１００は、制御部５００を備える。制御部５００は、ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３、ＮＶＲＡＭ５０４を有する。ＣＰＵ５０１は、三次元造形装置１００全体の制御を司る。ＲＯＭ５０２には、ＣＰＵ５０１に三次元造形制御を実行させるための造形プログラム等の各種プログラムの他、固定データ等が記憶されている。また、ＲＯＭ５０２には、吐出ヘッド１０のノズル面１１の観察動作を実行するためのプログラムが記憶されている。

ＲＡＭ５０３は、造形データ等を一時的に記憶する。ＮＶＲＡＭ５０４は、不揮発性メモリであり、三次元造形装置１００の電源が遮断されている間もデータを保持できる。制御部５００は、主制御部５００Ａを有し、主制御部５００Ａは、ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２及びＲＡＭ５０３を含む。

制御部５００は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）５０５を有する。ＡＳＩＣ５０５は、三次元造形装置１００の装置全体を制御するための入出力信号を処理する。また、ＡＳＩＣ５０５は、画像データに対して各種信号処理を実行できる。ＡＳＩＣ５０５は、状態検知部７であるカメラによって取得されたノズル面１１の撮像画像について画像処理を実行できる。

また、制御部５００は、外部機器である造形データ作成装置６００との間で造形データ等の送受信を行うための外部インタフェース（外部Ｉ／Ｆ）５０６を備える。造形データ作成装置６００は、最終形態の造形物を各造形層にスライスした造形データを作成する装置である。造形データ作成装置６００は、例えばパーソナルコンピュータ装置等の情報処理装置から構成されている。

また、制御部５００は、センサ類１５から出力された検知信号を取り込むための入出力部（Ｉ／Ｏ）５０７を含む。制御部５００は、吐出ヘッド１０を駆動制御するヘッド制御部５１０を含む。ヘッド制御部５１０は、吐出ヘッド１０のアクチュエータを制御できる。ヘッド制御部５１０は、吐出ヘッド１０のアクチュエータを制御して、液体吐出を実行できる。ヘッド制御部５１０は、吐出ヘッド１０のアクチュエータを制御して、ノズル面１１に付着する付着物を洗い流すためのパージ動作を実行できる。

また、制御部５００は、各種モータ制御部５１１～５１５を含む。三次元造形装置１００は、キャリッジ６を移動させるキャリッジ搬送機構３１、造形ステージ５を昇降させる造形ステージ昇降機構３２、リコートローラ４を回転させるモータ３３、粉体供給部２及びリコートローラ４を搬送する粉体供給部搬送機構３４、及びワイパー５２を昇降させるワイパー昇降機構３５を備える。モータ制御部５１１は、キャリッジ搬送機構３１のモータを制御する。モータ制御部５１２は、造形ステージ昇降機構３２のモータを制御する。モータ制御部５１３は、リコートローラ４を回転させるモータ３３を制御する。モータ制御部５１４は、粉体供給部搬送機構３４のモータを制御する。モータ制御部５１５は、ワイパー昇降機構３５のモータを制御する。

三次元造形装置１００は、ノズル洗浄機構３６を備える。制御部５００は、ノズル洗浄機構３６のポンプを制御するポンプ制御部５１６を含む。制御部５００は、ポンプ制御部５１６を制御して、洗浄液によるノズル洗浄を行うことができる。

また、制御部５００は、光源８を制御する光源制御部５１８を備える。光源制御部５１８は、光源８を制御して、ノズル面１１に対して所定の光を照射できる。

Ｉ／Ｏ５０７には、状態検知部７としてカメラが電気的に接続されている。状態検知部７で取得されたデータは、Ｉ／Ｏ５０７を介して制御部５００に入力される。

なお、三次元造形システム７００は、三次元造形装置１００及び造形データ作成装置６００を備える。

［機能構成］
次に、図１０を参照して、第１実施形態に係る三次元造形装置１００の機能構成について説明する。図１０は、第１実施形態に係る三次元造形装置の機能ブロック図である。図１０には、汚れ状態分析部１２１、クリーニング判断部１２２、光源駆動制御部１２３、非接触クリーニング制御部１３１、接触クリーニング制御部１３２、吐出制御部１４１、造形制御部１４２、及び通信制御部１４３が示されている。

図８に示すＣＰＵ５０１は、ＲＯＭ５０２等の記憶部に記憶されているプログラムを実行することで、図１０に示す汚れ状態分析部１２１、クリーニング判断部１２２、光源駆動制御部１２３、非接触クリーニング制御部１３１、接触クリーニング制御部１３２、吐出制御部１４１、造形制御部１４２、及び通信制御部１４３の各機能を実現する。汚れ状態分析部１２１は、ノズル面１１に付着する汚れの状態を分析する。クリーニング判断部１２２は、ノズル面１１の汚れの状態に基づいて、非接触クリーニング動作を実行するか否かを判断できる。クリーニング判断部１２２は、ノズル面１１の汚れの状態に基づいて、非接触クリーニング動作を終了するか否かを判断できる。クリーニング判断部１２２は、ノズル面１１の汚れの状態に基づいて、接触クリーニング動作を実行するか否かを判断できる。

非接触クリーニング制御部１３１は、非接触クリーニング動作の実行を制御する。接触クリーニング制御部１３２は、接触クリーニング動作を制御する。吐出制御部１４１は、吐出ヘッド１０による液体の吐出を制御する。造形制御部１４２は、三次元造形物の造形を制御する。造形制御部１４２は、粉体１の造形槽３への供給、及び造形ステージ５の昇降等を制御する。通信制御部１４３は、制御部５００に接続されている造形データ作成装置６００等との通信制御を行う。通信制御部１４３は、制御部５００に接続されている外部機器との通信制御を行う。

なお、各部１２１～１２３、１３１、１３２、１４１～１４３は、記憶部に記憶されているプログラムにより、ソフトウェアで実現できる。これらのうち全部又は一部を、ＩＣ（Integrated Circuit）等のハードウェアで実現してもよい。

また、プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイル情報でＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）などのコンピュータ装置で読み取り可能な記録媒体に記録され、このような記録媒体を介して、三次元造形装置１００に提供され得る。また、プログラムは、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、半導体メモリ等のコンピュータ装置で読み取り可能な記録媒体に記録され、このような記録媒体を介して、三次元造形装置１００に提供され得る。また、プログラムは、インターネット等のネットワーク経由でインストールする態様で三次元造形装置１００に提供されるものでもよい。また、プログラムは、三次元造形装置１００内のＲＯＭ等に予め組み込まれていてもよい。

［三次元造形装置の動作］
次に、図１１を参照して、三次元造形装置１００で実行されるクリーニング処理について説明する。図１１は、三次元造形装置１００で実行されるクリーニング処理の手順を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、ＣＰＵ５０１は、非接触クリーニング動作を実行するように、キャリッジ搬送機構３１及びクリーニング部５０を制御する。例えば、ステップＳ１における非接触クリーニング動作は、造形槽３内に粉体１が供給され、リコートローラ４によって粉体１の層２０１の平滑化が実行されているときに実行される。

ステップＳ２では、ＣＰＵ５０１は、吐出検知動作を実行するように、キャリッジ搬送機構３１、状態検知部７、及び光源８を制御する。吐出検知動作では、状態検知部７であるカメラが、吐出ヘッド１０のノズル面１１を撮像する。ＣＰＵ５０１は、ノズル面１１の撮像データに基づいて、ノズル面１１に付着物の量を検知できる。ＣＰＵ５０１は、ノズル面１１の撮像データに基づいて、ノズルＮのつまりの状況を検知できる。キャリッジ搬送機構３１は、キャリッジ６を移動させて、吐出ヘッド１０を適切な位置に配置される。光源８は、ノズル面１１に光を照射する。状態検知部７は、光が照射されたノズル面１１を撮像できる。

ステップＳ３では、ＣＰＵ５０１は、取得された撮像データに基づいて、ノズル面１１の汚れの状態を判断する。ここでは、ＣＰＵ５０１は、汚れ状態分析部として機能する。ＣＰＵ５０１は、ノズルＮの閉塞率を算出してもよい。ＣＰＵ５０１は、液滴を吐出できない不吐出ノズルの個数を算出してもよい。ＣＰＵ５０１は、ノズル面１１に付着する付着物の量を算出してもよい。付着物の量は、付着物が付着する面積の割合でもよい。付着物の量は、ノズル面１１に付着する付着物の厚さでもよい。

ステップＳ４では、ＣＰＵ５０１は、状態検知部７によって取得された検知結果である吐出ヘッド１０の状態に基づいて、クリーニング処理を終了するか否かを判断する。なお、吐出ヘッド１０の状態は、ノズルＮの状態を含むことができる。吐出ヘッド１０の状態は、ノズル面１１の状態を含むことができる。ＣＰＵ５０１は、クリーニング処理を終了すると判断した場合（ステップＳ４；ＹＥＳ）には、ここでのクリーニング処理を終了する。ＣＰＵ５０１は、クリーニング処理を終了しない判断した場合（ステップＳ４；ＮＯ）には、ステップＳ５に進む。

当業者は、例えば、ノズルＮにおける液滴の不吐出が、造形物の造形に与える影響を鑑みて、ステップＳ４における判断基準を設計できる。例えば、不吐出のノズルＮの個数が、判定基準以上ある場合には、ＣＰＵ５０１は、クリーニング処理を終了しないと判断することができる。また、隣り合う２つのノズルＮが不吐出である場合には、ＣＰＵ５０１は、クリーニング処理を終了しないと判断できる。

また、三次元造形装置１００で造形される造形物の信頼性の目標値に応じて、ステップＳ４における判断基準を変更してもよい。ＣＰＵ５０１は、造形物の信頼性の目標値が高い場合には、信頼性の目標値が低い場合と比較して、判断基準を高く設定してもよい。なお、ここでの判断基準が高いとは、クリーニング処理を終了しないと判断する判断基準が高いことをいう。例えば、ＣＰＵ５０１は、ノズル面１１の汚れの状態が同じであっても、目標値の信頼性が高い場合に、クリーニング処理を終了しないと判断し、目標値の信頼性が低い場合に、クリーニング処理を終了すると判断してもよい。また、造形物の信頼性の目標値が高いとは、例えば、造形物における造形の精度が高いことをいう。

ステップＳ５では、ＣＰＵ５０１は、非接触クリーニン動作の実施回数が所定回数以下であるか否かを判定する。非接触クリーニング動作の実施回数が所定回数以下である場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）には、ステップＳ１に戻り、非接触クリーニング動作を繰り返す。ステップＳ１の終了後、再び、ステップＳ２～ステップＳ４を実行する。

非接触クリーニング動作の実施回数が所定回数を超える場合（ステップＳ６；ＮＯ）には、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、クリーニング部５０による接触クリーニング動作を実施する。ステップＳ６の接触クリーニング動作を実施した後、ステップＳ２に戻り、吐出検知動作を行う。ステップＳ２の終了後、再び、ステップＳ３及びステップＳ４を実行する。

次に、図１２を参照して、非接触クリーニング動作の手順について説明する。図１２は、非接触クリーニング動作の手順を示すフローチャートである。図１２に示される非接触クリーニング動作は、図１１のステップＳ１で実行される非接触クリーニング動作の一例である。

非接触クリーニング動作は、ＣＰＵ５０１から出力されたクリーニング動作の開始命令に基づいて開始される。キャリッジ搬送機構３１は、ＣＰＵ５０１から出力された開始命令を受けて、キャリッジ６をクリーニング動作の開始位置に移動させる（ステップＳ２１）。クリーニング動作の開始位置は、任意の位置でよい。

次に、吐出ヘッド１０は、パージ動作を実行する（ステップＳ２２）。ヘッド制御部５１０は、ＣＰＵ５０１からの指令信号を受けて、吐出ヘッド１０を制御し、ノズルＮから液滴を流出させて、ノズルＮ周辺のノズル面１１に付着する付着物を洗い落す。パージ動作において、ノズルＮから吐出される液体の量は、クリーニング動作の頻度、ノズル面１１に付着する付着物の大きさ、ワイパー５２とノズル面１１とのギャップＧ１、液体の物性などを考慮して適宜設定される。

また、三次元造形装置１００では、パージ動作に代えて、洗浄液を用いて、ノズルＮを洗浄してもよい。ポンプ制御部５１６は、ＣＰＵ５０１からの指令信号を受けて、ポンプを制御して、洗浄液によるノズル洗浄を行う。これにより、ノズルＮ内に残存する付着物や、ノズルＮ周辺のノズル面１１に付着する付着物を洗い流すことができる。三次元造形装置１００では、洗浄液によるノズル洗浄において、吐出ヘッド１０内の液体の圧力を通常の液滴の吐出時の圧力（第１圧力）よりも高い圧力（第２圧力）に制御できる。

ＣＰＵ５０１は、ステップＳ２２の実行後、ステップＳ２３に進み、非接触ワイピング動作を実行する。モータ制御部５１１は、キャリッジ搬送機構３１のモータを制御して、キャリッジ６を移動させる。キャリッジ６は、ワイパー５２の上方において、吐出ヘッド１０を移動させて、非接触ワイピング動作を実行する。非接触ワイピング動作では、非接触ワイパーとして機能するワイパー５２を用いて、ノズル面１１に付着する付着物を取り除く。ＣＰＵ５０１は、ステップＳ２３が終了すると、ここでの非接触クリーニング動作を終了する。ＣＰＵ５０１は、図１２に示される非接触クリーニング動作が終了すると、図１１に示される吐出検知動作（ステップＳ２）を実行する。

次に、図１３を参照して、吐出検知動作の手順について説明する。図１３は、吐出検知動作の手順を示すフローチャートである。図１３に示される吐出検知動作は、図１１のステップＳ２で実行される吐出検知動作の一例である。

まず、ステップＳ３１では、モータ制御部５１１は、ＣＰＵ５０１からの指令信号を受けて、キャリッジ搬送機構３１のモータを制御して、キャリッジ６をカメラ撮影位置に移動する。

ステップＳ３２では、光源制御部５１８は、ＣＰＵ５０１からの指令信号を受けて、光源８を点灯する。これにより、光源８から照射されて光によって、ノズル面１１を照らすことができる。

ステップＳ３３では、カメラ制御部５１７は、ＣＰＵ５０１からの指令信号を受けて、カメラを制御し、ノズル面１１を撮像する。制御部５００は、カメラによって撮像されたノズル面１１の撮像画像のデータを、Ｉ／Ｏ５０７を介して入力する。

ステップＳ３４では、撮像画像の画像処理を行う。制御部５００のＡＳＩＣ５０５は、ノズル面１１の撮像画像について画像処理を行う。ステップＳ３４が終了すると、ここでの吐出検知動作が終了する。吐出検知動作が終了すると、制御部５００は、図１１に示されるステップＳ４として、吐出ヘッド１０の状態を分析する。

次に、図１４を参照して、接触クリーニング動作の手順について説明する。図１４は、接触クリーニング動作の手順を示すフローチャートである。図１４に示される接触クリーニング動作は、図１１のステップＳ６で実行される接触クリーニング動作の一例である。

接触クリーニング動作は、ＣＰＵ５０１から出力された命令に基づいて開始される。キャリッジ搬送機構３１は、ＣＰＵ５０１から出力された命令を受けて、キャリッジ６をクリーニング動作の開始位置に移動させる（ステップＳ４１）。クリーニング動作の開始位置は、任意の位置でよい。

次に、吐出ヘッド１０は、パージ動作を実行する（ステップＳ４２）。ヘッド制御部５１０は、ＣＰＵ５０１からの指令信号を受けて、吐出ヘッド１０を制御し、ノズルＮから液滴を流出させて、ノズルＮ周辺のノズル面１１に付着する付着物を洗い落す。パージ動作において、ノズルＮから吐出される液体の量は、クリーニング動作の頻度、ノズル面１１に付着する付着物の大きさ、ワイパー５２とノズル面１１とのギャップＧ１、液体の物性などを考慮して適宜設定される。

ＣＰＵ５０１は、ステップＳ４２の実行後、ステップＳ４３に進む。ステップＳ４３では、ＣＰＵ５０１は、接触ワイピング動作を実行させる。モータ制御部５１５は、ＣＰＵ５０１からの指令を受けて、ワイパー昇降機構３５を制御する。ワイパー昇降機構３５は、ワイパー５２を上昇させて、ワイパー５２の先端部５２ａをノズル面１１に接触させる。これにより、ワイパー５２は接触ワイパーとして機能できる。モータ制御部５１１は、キャリッジ搬送機構３１のモータを制御して、キャリッジ６を移動させる。キャリッジ６は、ワイパー５２の上方において、吐出ヘッド１０を移動させて、接触ワイピング動作を実行する。接触ワイピング動作では、接触ワイパーとして機能するワイパー５２を用いて、ノズル面１１に付着する付着物を取り除く。ワイパー昇降機構３５は、接触ワイパー動作の実行後、ワイパー５２を降下させて、ワイパー５２の先端部５２ａとノズル面１１との間にギャップＧ１を設ける。なお、ワイパー５２の降下は、非接触クリーニング動作の実行前に実施してもよい。ＣＰＵ５０１は、ステップＳ４３が終了すると、ここでの接触クリーニング動作を終了させる。図１４に示される接触クリーニング動作が終了すると、ＣＰＵ５０１は、図１１に示される吐出検知動作（ステップＳ２）を実行する。

図１１に示される一連のクリーニング動作の終了後、三次元造形装置１００は、吐出ヘッド１０による液体吐出を行い、三次元造形物を造形できる。制御部５００は、キャリッジ搬送機構３１を制御して、キャリッジ６を造形槽３の上方に移動させる。制御部５００は、吐出ヘッド１０を制御して、造形槽３内の粉体１に液体を吐出する。三次元造形装置１００は、粉体１を固化して、造形物を造形する。

三次元造形装置１００は、吐出ヘッド１０の状態に応じて、三次元造形装置１００の動作を制御できる。三次元造形装置１００は、吐出ヘッド１０の状態において、吐出ヘッド１０における液体吐出動作を制御できる。三次元造形装置１００は、吐出ヘッド１０の状態に応じて、三次元造形装置１００における造形動作を制御できる。三次元造形装置１００は、吐出ヘッド１０における吐出異常が検知された場合に、造形動作を中止してもよい。

このような三次元造形装置１００によれば、ノズル面１１の状態に応じて、ノズル面１１のクリーニングを制御することができる。制御部５００は、ノズル面１１に付着する付着物の量が多い場合には、リカバリー動作として接触クリーニング動作を実行できる。そのため、非接触クリーニング動作で取り除くことできなかった汚れを接触クリーニング動作で取り除くことができる。

三次元造形装置１００では、ノズル面１１に付着する付着物の量が少ない場合には、接触クリーニング動作を実施しないので、接触クリーニング動作の頻度を減らすことができる。そのため、三次元造形装置１００では、ノズル面１１の損傷を抑制することができる。その結果、三次元造形装置１００は、ノズル面１１の損傷を抑えつつ信頼性の高いクリーニングを実行できる。制御部５００は、非接触クリーニング動作及び接触クリーニング動作を選択的に実行できる。なお、ノズル面１１の損傷は、ノズルＮの損傷を含む。ノズルＮの損傷は、ノズルＮの開口が大きくなることを含む。

三次元造形装置１００では、制御部５００がノズル面１１の状態を検知して、検知結果に応じて、クリーニング動作の終了を判断できる。三次元造形装置１００では、非接触クリーニング後に、ノズルＮにおける不吐出がないことを確認した後に、吐出ヘッド１０を造形槽３上に移動させて液滴の吐出を開始できる。三次元造形装置１００では、吐出ヘッド１０による液滴の吐出前に、非接触クリーニングを実行し、ノズルＮによる液滴の吐出に影響を与えるような付着物がノズル面１１に付着していないことを確認できる。三次元造形装置１００は、ノズル面１１の状態を確認した後に液滴を吐出するので、信頼性の高い造形を実現できる。

また、三次元造形装置１００は、吐出ヘッド１０の内圧を制御する内圧制御部を有し、内圧制御部は、ノズル洗浄機構によるノズル洗浄を実行する際に、通常の液滴吐出時における第１圧力より高い第２圧力に吐出ヘッド１０の内圧を制御してもよい。ヘッド制御部５１０は、内圧制御部の一例である。吐出ヘッド１０の内圧は、例えば、吐出ヘッド１０の圧力室の圧力である。ここでの「通常の液滴吐出時」とは、ノズル面１１及びノズルＮのクリーニングのための液滴吐出時を含まない。例えば、パージ動作における液滴の吐出は、「通常の液滴吐出時」に含まれない。また、洗浄液の吐出は、「通常の液滴吐出時」に含まれない。「通常の液滴吐出時」とは、例えば、インクを吐出する場合（印字時）や、三次元造形装置１００においてバインダー液を吐出する場合などがある。三次元造形装置１００は、通常の液滴吐出時における第１圧力よりも高い第２圧力で、洗浄液によるノズル洗浄を行うことで、ノズルＮに残存する付着物及びノズルＮの周辺のノズル面１１に付着する付着物を確実に除去できる。例えば第１圧力が負圧で、第２圧力が正圧でもよい。

また、三次元造形装置１００の検知部は、第１検知部及び第２検知部を含んでもよい。第１検知部は、例えばカメラを有する。第２検知部は、例えば、液滴の着弾先の電気量を測定して、ノズルＮの不吐出を検知するものでもよい。第１検知部及び第２検知部は、吐出ヘッド１０の状態を検知できるものであればよい。

ノズル面１１は、複数のノズルＮを含む。「吐出ヘッド１０の状態」は、ノズルＮの閉塞により液滴が吐出できない状態である「ノズルの不吐出」を含む。「吐出ヘッド１０の状態」は、ノズル面１１のうちノズルＮの周辺に付着物が付着して、ノズルＮから吐出される液滴が曲がる状態を含む。「吐出ヘッド１０の状態」は、ノズルＮ内にメニスカスが形成されない状態を含む。三次元造形装置１００は、第１検知部及び第２検知部として、複数のカメラを有するものでもよい。三次元造形装置１００は、３つ以上の検知部を有するものでもよい。

このような三次元造形装置１００によれば、吐出ヘッド１０の耐久性及び信頼性の両立を図ることができる。吐出ヘッド１０における耐久性の向上を図ることで、吐出ヘッド１０の寿命を延ばすことができる。また、ノズルＮにおける液滴の不吐出を検知して、適宜、回復を図ることで、造形物の造形における信頼性を高めることができる。

また、三次元造形装置１００は、実施形態に係る三次元造形方法を実施できる。三次元造形方法は、ノズルＮから液滴を吐出する工程と、吐出ヘッド１０の状態を検知する工程と、吐出ヘッド１０に非接触で吐出ヘッド１０をクリーニングする工程と、吐出ヘッド１０に非接触で吐出ヘッド１０をクリーニングした後に、吐出ヘッド１０の状態に応じて、三次元造形装置１００の動作を制御する工程と、を含む。なお、ここでいう「クリーニング」は、非接触クリーニングのみでもよく、非接触クリーニング及び接触クリーニングの両方を含んでもよい。「クリーニングする工程」は、ノズル面１１をクリーニングすること、及びノズルＮ内をクリーニングすることを含む。三次元造形装置１００の動作は、クリーニング動作、液体吐出動作、及び造形動作を含む。三次元造形装置１００の動作は、吐出ヘッド１０の状態を検知する動作、その他、三次元造形物を造形するための動作を含むことができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る三次元造形装置１００Ｂについて説明する。図１５及び図１６は、第２実施形態に係る三次元造形装置１００Ｂのクリーニング部を示す側面図であり、吐出ヘッドのノズル面に対して非接触クリーニングを実行する非接触クリーニング部を示す図である。第２実施形態に係る三次元造形装置１００Ｂが、三次元造形装置１００と違う点は、クリーニング部５０に代えて、クリーニング部１５０を備える点である。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態の同様の説明は省略する場合がある。

図１５では、ノズル面１１をクリーニングする前の状態を示す。図１６では、ノズル面１１のクリーニング中の状態を示す。図１５及び図１６には、三次元造形装置１００Ｂのキャリッジ６、吐出ヘッド１０、ノズル面１１、クリーニング部１５０、基部１５１、吸引ノズル１５２、流路１５３、及び付着物２１５が図示されている。付着物２１５は例えばインクである。

三次元造形装置１００Ｂは、クリーニング部１５０を備える。クリーニング部１５０は、非接触クリーニング部の一例である。クリーニング部１５０は、基部１５１、及び吸引ノズル１５２を有する。基部１５１は、複数の吸引ノズル１５２を支持する。吸引ノズル１５２は、吐出ヘッド１０のノズル面１１に非接触でノズル面１１に付着する付着物２１５を吸引する。吸引ノズル１５２は、ノズル面１１に付着する液体である付着物２１５を吸引することで、吐出ヘッド１０をクリーニングする。吸引ノズル１５２は、ノズルＮ内に残存する付着物を吸引することができる。

クリーニング部１５０は、吸引した液体が流れる流路１５３、及び負圧ポンプを含む。

吸引ノズルには、流路１５３が形成されている。また、流路１５３は、基部１５１の内部及び外部にも形成されていてもよい。流路１５３は、吸引ポンプに連通する。制御部５００は、クリーニング部１５０の負圧ポンプを制御して、吸引ノズル１５２を用いて、ノズル面１１に付着する液体を除去できる。クリーニング部１５０は、ノズル面１１に対して相対的に移動しながら、吸引ノズル１５２を用いた吸引を実行できる。

三次元造形装置１００Ｂは、クリーニング部１５０の他に、ノズル面１１に接触するワイパー５２を備えるクリーニング部５０を備えていてもよい。三次元造形装置１００Ｂは、クリーニング部５０により接触クリーニング動作を実行してもよい。

このような第２実施形態に係る三次元造形装置１００Ｂにおいても、第１実施形態の三次元造形装置１００と同様の作用効果を奏する。吸引ノズル１５２によって、ノズル面１１に付着する付着物２１５を吸引することで、ノズル面１１に付着する付着物２１５を取り除くことができる。

三次元造形装置１００Ｂでは、吸引ノズル１５２による吸引を行った後に、ワイパー５２によってノズル面１１に付着する付着物２１５を掻き寄せて取り除くことができる。三次元造形装置１００Ｂでは、状態検知部７によって検知されたノズル面１１の状態に基づいて、接触クリーニング動作を実行するか否かを判断できる。そのため、接触クリーニング動作の頻度を減らし、ノズル面１１の損傷を抑制できる。三次元造形装置１００Ｂでは、非接触クリーニングを行い、吐出ヘッド１０の損傷を抑えつつ信頼性の高いクリーニングを実行できる。三次元造形装置１００Ｂでは、吐出ヘッド１０の状態に応じて、三次元造形装置１００Ｂの動作を制御できる。

なお、上述の実施の形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。また、実施の形態及び実施の形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

上記の第１実施形態に係る三次元造形装置１００では、ワイパー５２をノズル面１１に接触するように駆動して、接触クリーニング動作を実行しているが、三次元造形装置１００は、ワイパー５２を用いて接触クリーニング動作を実行しなくてもよい。三次元造形装置１００は、非接触ワイパーとして機能するワイパー５２とは別に、接触ワイパーとして機能するワイパーを備える構成でもよい。

上記の実施形態に係る三次元造形装置１００では、検知部として、状態検知部７及び吐出検知部１２を備える場合について例示しているが、三次元造形装置１００は、検知部として、吐出検知部１２のみを備えるものでもよく、その他の検知部を備えるものでもよい。検知部は、吐出ヘッド１０の状態を検知する。検知部は、吐出ヘッド１０のノズル面１１を観察することにより、吐出ヘッド１０の状態を検知してもよい。検知部は、吐出ヘッド１０のノズルＮから吐出された液滴を観察することにより、吐出ヘッド１０の状態を検知してもよい。検知部は、吐出ヘッド１０のノズルＮから吐出され媒体に着弾した後の液滴（印刷物）を観察することにより、吐出ヘッド１０の状態を検知してもよい。制御部５００は、検知部によって検知された吐出ヘッド１０の状態に応じて、三次元造形装置の動作を制御することができる。制御部５００は、吐出ヘッド１０の状態に応じて、吐出ヘッド１０に対するクリーニング動作を選択的に実行できる。

本発明の一態様は、以下のとおりでもよい。

＜１＞
液滴を吐出する吐出ヘッドを備え、三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
前記吐出ヘッドの状態を検知する検知部と、
非接触で前記吐出ヘッドをクリーニングする非接触クリーニング部と、
前記非接触クリーニング部が前記吐出ヘッドをクリーニングした後に、前記検知部によって検知された前記吐出ヘッドの状態に応じて、前記三次元造形装置の動作を制御する制御部と、を備える、三次元造形装置。
＜２＞
前記吐出ヘッドに接触して前記吐出ヘッドをクリーニングする接触クリーニング部を有し、
前記制御部は、前記非接触クリーニング部によるクリーニング及び前記接触クリーニング部によるクリーニングを選択的に実行するように、前記三次元造形装置の動作であるクリーニングを制御する、上記の＜１＞に記載の三次元造形装置。
＜３＞
前記非接触クリーニング部は、前記吐出ヘッドに非接触で前記吐出ヘッドをクリーニングする非接触ワイパーを有し、
前記制御部は、前記非接触ワイパーによるクリーニングを実行する前に、前記吐出ヘッドの吐出ノズルから液滴を吐出して前記吐出ノズル内の付着物をパージするように、前記クリーニングを制御する、上記の＜１＞又は＜２＞に記載の三次元造形装置。
＜４＞
洗浄液を用いて前記吐出ヘッドの吐出ノズルを洗浄するノズル洗浄機構を更に備え、
前記制御部は、前記非接触クリーニング部によるクリーニングを実行する前に、前記ノズル洗浄機構を制御して前記洗浄液によるクリーニングを実行する、上記の＜１＞～＜３＞のいずれか一つに記載の三次元造形装置。
＜５＞
前記吐出ヘッドの内圧を制御する内圧制御部を有し、
前記内圧制御部は、前記ノズル洗浄機構による洗浄を実行する際に、通常の液滴吐出時における第１圧力より高い第２圧力に前記吐出ヘッドの内圧を制御する、上記の＜４＞に記載の三次元造形装置。
＜６＞
前記検知部は、前記吐出ヘッドのノズル面の状態を検知する状態検知部である、上記の＜１＞～＜５＞のいずれか一つに記載の三次元造形装置。
＜７＞
前記検知部は、前記吐出ヘッドのノズルから吐出される液滴を検知する吐出検知部である、上記の＜１＞～＜５＞のいずれか一つに記載の三次元造形装置。
＜８＞
前記検知部は、前記吐出ヘッドを撮像するカメラを有し、
前記制御部は、前記吐出ヘッドを撮像した画像から前記吐出ヘッドの吐出異常を判断する、上記の＜１＞～＜７＞のいずれか一つに記載の三次元造形装置。
＜９＞
前記検知部は、第１検知部及び第２検知部を有し、
前記第１検知部は、前記カメラを有する、上記の＜８＞に記載の三次元造形装置。
＜１０＞
吐出ヘッドから液滴を吐出する工程を含み三次元造形物を造形する三次元造形方法であって、
前記吐出ヘッドに非接触で前記吐出ヘッドをクリーニング工程と、
前記吐出ヘッドの状態を検知する工程と、
前記吐出ヘッドに非接触で前記吐出ヘッドをクリーニングした後に、前記吐出ヘッドの状態に応じて、前記三次元造形物を造形する三次元造形装置の動作を制御する工程と、を含む、三次元造形方法。
＜１１＞
上記の＜１＞～＜９＞のいずれか一つに記載の三次元造形装置と、
三次元造形物の造形データを作成する造形データ作成装置と、を備え、
造形データ作成装置は、前記三次元造形装置に前記造形データを提供し、
前記三次元造形装置は、前記造形データに基づいて三次元造形物を造形する、三次元造形システム。

１００、１００Ｂ 三次元造形装置
１ 粉体
７ 状態検知部（検知部、カメラ）
１０ 吐出ヘッド
１１ ノズル面
１２ 吐出検知部（検知部）
３６ ノズル洗浄機構
５０ クリーニング部（非接触クリーニング部、接触クリーニング部）
５２ ワイパー（非接触ワイパー、接触ワイパー）
１５０ クリーニング部（非接触クリーニング部）
１５２ 吸引ノズル
５００ 制御部
５１０ ヘッド制御部
６００ 造形データ作成装置
７００ 三次元造形システム
Ｎ ノズル（吐出ノズル）

特開２０２１－１６０３３８号公報

Claims (11)

1. 液滴を吐出する吐出ヘッドを備え、三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
   前記吐出ヘッドの状態を検知する検知部と、
   非接触で前記吐出ヘッドをクリーニングする非接触クリーニング部と、
   前記非接触クリーニング部が前記吐出ヘッドをクリーニングした後に、前記検知部によって検知された前記吐出ヘッドの状態に応じて、前記三次元造形装置の動作を制御する制御部と、を備える、三次元造形装置。
2. 前記吐出ヘッドに接触して前記吐出ヘッドをクリーニングする接触クリーニング部を有し、
   前記制御部は、前記非接触クリーニング部によるクリーニング及び前記接触クリーニング部によるクリーニングを選択的に実行するように、前記三次元造形装置の動作であるクリーニングを制御する、請求項１に記載の三次元造形装置。
3. 前記非接触クリーニング部は、前記吐出ヘッドに非接触で前記吐出ヘッドをクリーニングする非接触ワイパーを有し、
   前記制御部は、前記非接触ワイパーによるクリーニングを実行する前に、前記吐出ヘッドの吐出ノズルから液滴を吐出して前記吐出ノズル内の付着物をパージするように、前記クリーニングを制御する、請求項１に記載の三次元造形装置。
4. 洗浄液を用いて前記吐出ヘッドの吐出ノズルを洗浄するノズル洗浄機構を更に備え、
   前記制御部は、前記非接触クリーニング部によるクリーニングを実行する前に、前記ノズル洗浄機構を制御して前記洗浄液によるクリーニングを実行する、請求項１に記載の三次元造形装置。
5. 前記吐出ヘッドの内圧を制御する内圧制御部を有し、
   前記内圧制御部は、前記ノズル洗浄機構による洗浄を実行する際に、通常の液滴吐出時における第１圧力より高い第２圧力に前記吐出ヘッドの内圧を制御する、請求項４に記載の三次元造形装置。
6. 前記検知部は、前記吐出ヘッドのノズル面の状態を検知する状態検知部である、請求項１に記載の三次元造形装置。
7. 前記検知部は、前記吐出ヘッドのノズルから吐出される液滴を検知する吐出検知部である、請求項１に記載の三次元造形装置。
8. 前記検知部は、前記吐出ヘッドを撮像するカメラを有し、
   前記制御部は、前記吐出ヘッドを撮像した画像から前記吐出ヘッドの吐出異常を判断する、請求項１に記載の三次元造形装置。
9. 前記検知部は、第１検知部及び第２検知部を有し、
   前記第１検知部は、前記カメラを有する、請求項８に記載の三次元造形装置。
10. 吐出ヘッドから液滴を吐出する工程を含み三次元造形物を造形する三次元造形方法であって、
    前記吐出ヘッドに非接触で前記吐出ヘッドをクリーニングする工程と、
    前記吐出ヘッドの状態を検知する工程と、
    前記吐出ヘッドに非接触で前記吐出ヘッドをクリーニングした後に、前記吐出ヘッドの状態に応じて、前記三次元造形物を造形する三次元造形装置の動作を制御する工程と、を含む、三次元造形方法。
11. 請求項１～９のいずれか一項に記載の三次元造形装置と、
    三次元造形物の造形データを作成する造形データ作成装置と、を備え、
    造形データ作成装置は、前記三次元造形装置に前記造形データを提供し、
    前記三次元造形装置は、前記造形データに基づいて三次元造形物を造形する、三次元造形システム。

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