JP6702056B2 - 液体供給装置、液体を吐出する装置、立体造形装置 - Google Patents

液体供給装置、液体を吐出する装置、立体造形装置 Download PDF

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Description

本発明は液体供給装置、液体を吐出する装置、立体造形装置に関する。
液体吐出ヘッドに液体を供給する装置として、液体吐出ヘッドに液体を供給する液体収容手段（以下、「サブタンク」という。）に接続したエアーチャンバと、エアーチャンバを減圧するエアーポンプを含む減圧手段によってサブタンクを負圧状態に保持するものがある。
従来、インク流入口とインク流出口とを備えるインク室とインク室内の圧力を調整する空気室とを備え、インク室と空気室とを仕切る仕切り部材を備えるとともに、空気室にエアポンプを接続し、エアポンプと空気室との間に開閉弁を設け、エアポンプと開閉弁とによって仕切り部材にかかる背圧を調整する圧力調整機構を構成し、仕切り部材は、可撓性材料によって構成され、それ自身の位置を保持しようとする弾力を有する状態で保持されており、圧力調整機構は、エアポンプによって空気室内の空気を吸引することにより、インク室内へのインクの非流入時において空気室とインク室との間で仕切り部材が自在に撓む状態で保持されるように調整した上で開閉弁を閉じるように開閉弁の開閉動作を制御することによって、仕切り部材を、インク流入時に生ずるインク室内の圧力変動を吸収可能な状態に保つものが知られている（特許文献１)。
特許第４６１７６５７号公報
ところで、エアーポンプを含む減圧手段によってサブタンクを負圧状態に保持するためには、エアーポンプに給電し続ける必要がある。そのため、停電などで電源が切断されたときには、エアーポンプが停止し、負圧状態を維持できなくなって、液体吐出手段内に液体を保持することができず、液垂れなどが生じるという課題がある。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、減圧手段への給電が遮断されたときでも負圧状態を維持できるようにすることを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体供給装置は、
液体吐出ヘッドに供給する液体を一時的に貯留する液体収容手段に接続され、前記液体収容手段内を減圧して負圧を形成する減圧手段と、
前記液体収容手段と前記減圧手段との間に配置された負圧形成手段と、を備え、
前記負圧形成手段は、前記液体収容手段に通じる気体室と、前記気体室の一部の壁面を形成する変形可能な部材と、前記変形可能な部材を容積拡大方向に付勢する第１弾性部材とを含み、
前記変形可能な部材を前記第１弾性部材の付勢方向と反対方向に押圧する押圧手段を備え、
前記負圧形成手段は、
前記押圧手段で前記変形可能な部材を押圧して前記気体室を最小容積にしたときには前記気体室と前記減圧手段とが連通状態になっており、
前記押圧手段による押圧が解除されたときに、前記気体室と前記減圧手段との間が遮断された状態で前記気体室の容積が拡大して前記液体収容手段内を負圧状態に維持する
構成とした。
本発明によれば、減圧手段への給電が遮断されたときでも負圧状態を維持できるようにすることができる。
本発明の第１実施形態に係る液体供給装置を含む液体を吐出する装置の説明図である。 同じく異なる状態の説明図である。 同じく負圧形成手段である気体室モジュールの模式的説明図である。 本発明の第２実施形態における負圧形成手段である気体室モジュールの模式的説明図である。 本発明の第３実施形態における負圧形成手段である気体室モジュールの模式的説明図である。 同じく負圧形成を行う手段の遷移状態の説明に供する説明図である。 本発明に係る供給装置を備える本発明に係る立体造形装置の一例の概略平面説明図である。 同じく概略側面説明図である。 同じく造形部のＹ方向に沿う断面説明図である。 同じく造形部のＸ方向に沿う断面説明図である。 同立体造形装置の制御部の概要のブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態に係る液体供給装置を含む液体を吐出する装置について図１及び図２を参照して説明する。図１は同液体を吐出する装置の説明図、図２は同じく異なる状態の説明図である。
液体を吐出する装置は、液体吐出手段としての液体吐出ヘッド１０１と、液体吐出ヘッド１０１に液体を供給する液体供給装置１００とを備えている。なお、液体吐出ヘッド１０１を２個備える例で説明するが、これに限られない。
液体供給装置１００は、吐出する液体２００を貯留する液体貯留手段としてのメインタンク１０２と、液体２００を一時的に貯留して液体吐出ヘッド１０１に供給する液体収容手段であるサブタンク１０３とを備えている。
メインタンク１０２からサブタンク１０３には液体供給路１０４を介して液体２００が供給され、液体供給路１０４には液体フィルタ１０５が設けられている。また、サブタンク１０３には液体２００の液面を検知する液面検知手段である液面検知器１０６が設けられている。
サブタンク１０３には、サブタンク１０３内を減圧する減圧手段１１０が接続され、サブタンク１０３と減圧手段１１０との間には負圧形成手段である気体室モジュール（図面では「気体室Ｍｄ」と表記）１３０が配置されている。
減圧手段１１０は、サブタンク１０３に空気経路１１１を介して接続されたエアーチャンバ１１２と、エアーチャンバ１１２内の空気を吸引して減圧するダイヤフラムポンプからなるエアーポンプ１１３を備えている。エアーチャンバ１１２内の空気が減圧されることで、サブタンク１０３内に負圧を形成できる。
また、エアーチャンバ１１２内の圧力を検出する負圧用圧力計１１４と、空気経路１１１の圧力を検出する正圧用圧力計１１５とを備えている。
また、空気経路１１１とエアーチャンバ１１２、エアーポンプ１１３との接続経路を切り替える３方ポートを有する電磁弁１２１〜１２４を備えている。また、空気経路１１１には、電磁弁１２４と気体室モジュール１３０との間に空気フィルタ１１６が設けられている。
この減圧手段１１０は、サブタンク１０３に負圧を形成するとき（空気経路を負圧にするとき）には、図１に示すように、電磁弁１２１〜１２４を切り替えて、空気経路１１１をエアーチャンバ１１２に接続し、エアーチャンバ１１２とエアーポンプ１１３とを接続する。
そして、圧力計１１４によってエアーチャンバ１１２内の負圧を検出しながらエアーポンプ１１３を駆動制御して、空気経路１１１を所要の負圧状態にして、サブタンク１０３を減圧して負圧状態にする。
また、減圧手段１１０は、メンテナンスを行うとき（空気経路を正圧にするとき）には、図２に示すように、電磁弁１２１〜１２４を切り替えて、空気経路１１１とエアーチャンバ１１２との接続を遮断し、空気経路１１１をエアーポンプ１１３の排気側に接続する。
そして、圧力計１１５によって空気経路１１１の正圧を検出しながらエアーポンプ１１３を駆動制御して、空気経路１１１を所要の正圧状態にして、サブタンク１０３を加圧する。
次に、負圧形成手段である気体室モジュールについて図３を参照して説明する。図３は同気体室モジュールの模式的断面説明図である。
気体室モジュール１３０は、気体室部材１３１と、気体室部材１３１が移動可能に収容されたハウジング部材１３２とを備えている。
気体室部材１３１は、液体収容手段であるサブタンク１０３と減圧手段１１０との間に配置され、気体室（空気室）１４１を形成する。気体室１４１は、一部の壁面が変形可能な部材である可撓性フィルム１４２で形成され、可撓性フィルム１４２を容積拡大方向に付勢する第１弾性部材１４３が配置されている。
また、ハウジング部材１３２には減圧手段１１０の空気経路１１１に通じる第１開口１５１が設けられ、気体室部材１３１にはハウジング部材１３２の第１開口１５１に対向可能な第２開口１５２が設けられている。
また、ハウジング部材１３２にはサブタンク１０３に通じる開口１５３が設けられ、気体室部材１３１にはハウジング部材１３２の開口１５３に常時通じる開口１５４が設けられている。これにより、気体室１４１は、常時、サブタンク１０３に通じている。
そして、変形可能な部材である可撓性フィルム１４２を第１弾性部材１４３の付勢方向と反対方向に押圧して気体室１４１を最小容積にする押圧手段１４４が進退可能に設けられている。押圧手段１４４は、例えば、減圧手段１１０に対する給電が遮断されたときに押圧を解除する。
また、気体室部材１３１とハウジング部材１３２との間には、押圧手段１４４と反対側に、気体室部材１３１を押圧手段１４４による押圧方向と反対方向に付勢する第２弾性部材１４５を有している。第２弾性部材１４５は、気体室部材１３１を第２開口１５２がハウジング部材１３２の第１開口１５１と対向しない位置に押圧可能である。
ここで、押圧手段１４４で可撓性フィルム１４２を押圧して気体室１４１を最小容積にしたときに、第２弾性部材１４５の復元力に抗して気体室部材１３１は、気体室部材１３１の第２開口１５２がハウジング部材１３２の第１開口１５１と対向する位置に移動する。これにより、気体室１４１と減圧手段１１０とが連通状態になる。
また、押圧手段１４４による可撓性フィルム１４２に対する押圧が解除されたときには、第２弾性部材１４５の復元力によって、気体室部材１３１は、気体室部材１３１の第２開口１５２がハウジング部材１３２の第１開口１５１と対向しない位置に移動する。これにより、気体室１４１と減圧手段１１０との間が遮断される。
このように構成したので、減圧手段１１０でサブタンク１０３の負圧形成を行うときには、図３（ａ）に示すように、押圧手段１４４で可撓性フィルム１４２を第１弾性部材１４３の付勢力に抗して押圧して気体室１４１を最小容積にし、気体室部材１３１を第２弾性部材１４５の復元力に抗して気体室１４１と減圧手段１１０とが連通状態になる位置に移動させる。
これにより、減圧手段１１０のエアーポンプ１１３とエアーチャンバ１１２及び圧力計１１４の検出結果に応じてエアーポンプ１１３が駆動制御され、気体室１４１及び空気経路１１１を通じてサブタンク１０３内が減圧されて負圧が形成される。
ここで、減圧手段１１０への給電が遮断されると、エアーポンプ１１３が作動しなくなる。それとともに、図３（ｂ）に示すように、押圧手段１４４も気体室１４１の可撓性フィルム１４２から離れて押圧が解除される。
このとき、気体室部材１３１は、第２弾性部材１４５の押圧力（復元力）によって第２開口１５２が第１開口１５１に対向しない位置まで移動し、気体室１４１と減圧手段１１０との間が遮断された状態になる。それとともに、可撓性フィルム１４２に対する押圧手段１４４の押圧が解除されることで、第１弾性部材１４３の付勢力によって可撓性フィルム１４２が変形して気体室１４１の容積が拡大する。
このように、気体室１４１と減圧手段１１０との間が遮断された状態で気体室１４１の容積が拡大することで、気体室１４１に通じるサブタンク１０３が負圧状態に維持される。
したがって、減圧手段１１０が作動しなくなっても、液体吐出ヘッド１０１のノズルからの液垂れなどが生じなくなる。
このようにして、減圧手段への給電が遮断されたときでもサブタンク（液体収容手段内）の負圧状態を維持できるようになる。
次に、本発明の第２実施形態について図４を参照して説明する。図４は同実施形態における負圧形成手段である気体室モジュールの模式的説明図である。
本実施形態では、押圧手段１４４として、通電を行うことでプランジャ１６１が突出する型式のソレノイド１６０を使用している。
これにより、停電などで減圧手段１１０のエアーポンプ１１３が作動しなくなったときには、ソレノイド１６０への給電も遮断されることになる。
したがって、減圧手段１１０によって負圧形成を行うときには、図４（ａ）に示すようにソレノイド１６０に給電してプランジャ１６１を突出させ、可撓性フィルム１４２を第１弾性部材１４３の付勢力に抗して押圧して気体室１４１を最小容積にし、第２弾性部材１４５の復元力に抗して気体室部材１３１を気体室１４１が減圧手段１１０と連通状態になる位置に移動させる。
これにより、減圧手段１１０のエアーポンプ１１３とエアーチャンバ１１２及び圧力計１１４の検出結果に応じてエアーポンプ１１３が駆動制御され、気体室１４１及び空気経路１１１を通じてサブタンク１０３内が減圧されて負圧が形成される。
この状態で、停電などで電源が遮断されると、減圧手段１１０への給電が遮断されてエアーポンプ１１３が停止するとともに、ソレノイド１６０の通電も遮断される。
したがって、図４（ｂ）に示すように、プランジャ１６１がソレノイド１６０の内部に引き込まれ、気体室１４１が可撓性フィルム１４２から離れて押圧が解除される。
このとき、気体室部材１３１は、第２弾性部材１４５の押圧力（復元力）によって第２開口１５２が第１開口１５１に対向しない位置まで移動し、気体室１４１と減圧手段１１０との間が遮断された状態になる。それとともに、可撓性フィルム１４２に対する押圧手段１４４の押圧が解除されることで、第１弾性部材１４３の付勢力によって可撓性フィルム１４２が変形して気体室１４１の容積が拡大する。
このように、気体室１４１と減圧手段１１０との間が遮断された状態で気体室１４１の容積が拡大することで、気体室１４１に通じるサブタンク１０３が負圧状態に維持される。
次に、本発明の第３実施形態について図５及び図６を参照して説明する。図５は同実施形態における負圧形成手段である気体室モジュールの模式的説明図、図６は同じく負圧形成を行う手段の遷移状態の説明に供する説明図である。
本実施形態では、気体室１４１の可撓性フィルム１４２の変形（変位）に応じて変位する変位部材（フィラという。）１８１と、フィラ１８１が所定の位置に変位したことを検知する検知手段である位置センサ１８０とを備えている。
ここで、位置センサ１８０は、押圧手段１４４による押圧が解除された状態で、可撓性フィルム１４２が容積拡大方向に変形してフィラ１８１が所定の位置になったときに、フィラ１８１を検知する位置に配置されている。
したがって、気体室１４１の負圧が適正であるときには、図５（ａ）に示すように、フィラ１８１が位置センサ１８０で検知されていない状態にある。つまり、位置センサ１８０がフィラ１８１を検知していないときには、気体室１４１の負圧は適正であると判別できる。
これに対して、気体室１４１の負圧が低下すると、可撓性フィルム１４２が第１弾性部材１４３で押し出されて、図５（ｂ）に示すように、フィラ１８１が位置センサ１８０で検知される。つまり、位置センサ１８０がフィラ１８１を検知したときには、気体室１４１の負圧が低下したと判別できる。
そして、本実施形態では、減圧手段１１０が動作可能状態であるときでも、減圧手段１１０による負圧形成（図６の第一状態）と気体室モジュール１３０による負圧形成（図６の第二状態）とを切り替えながら負圧形成を行うようにしている。
つまり、前記第２実施形態のように、押圧手段１４４としてソレノイド１６０を使用した場合、ソレノイド１６０への通電及び通電停止を切り替えることによって、プランジャ１６１による可撓性フィルム１４２に対する押圧及び押圧の解除を制御可能となる。
ここで、装置が動作しているときに、プランジャ１６１による可撓性フィルム１４２に対する押圧状態を維持し、減圧手段１１０による負圧形成を行うとすると、ソレノイド１６０に連続的に通電することになる。そのため、ソレノイド１６０の発熱による吸着力の低下を招くほか、常にエアーポンプ１１３が高頻度で稼働する状態となり、ソレノイド１６０やエアーポンプ１１３の寿命が短くなるおそれがある。
そこで、装置の通電状態でも、液体吐出ヘッド１０１からの液体吐出動作を行っていない非吐出状態のときには、ソレノイド１６０への通電をＯＦＦ状態にする（停止する）。このとき、サブタンク１０３の負圧形成は、負圧形成手段である気体室モジュール１３０の気体室１４１の第１弾性部材１４３と可撓性フィルム１４２によって行われる（第二状態）。
これにより、ソレノイド１６０やエアーポンプ１１３の高寿命化を図ることができる。
ただし、装置の通電状態で、液体吐出ヘッド１０１からの液体吐出動作を行っている吐出状態のときには、サブタンク１０３内の液体２００の消費により常にサブタンク１０３内の圧力が変動するため、第二状態での負圧形成は行わず、減圧手段１１０を使用した第一状態で負圧形成を行い、吐出が終了した段階で第二状態に遷移する構成とする。
このとき、経時的な経路のスローリーク等で負圧状態が十分に維持できない場合がある。
そこで、位置センサ１８０がフィラ１８１を検知して気体室１４１内の負圧が低下したと判別されたときには、押圧手段１４４で可撓性フィルム１４２を押圧して気体室１４１と減圧手段１１０とを連通状態にして、第一状態に遷移して減圧手段１１０で負圧を形成した後、押圧手段１４４による押圧を解除して第二状態に遷移することで、気体室１４１内を適正な負圧に維持することができる。
次に、本発明に係る供給装置を備える本発明に係る立体造形装置の一例について図７ないし図１０を参照して説明する。図７は同装置の概略平面説明図、図８は同じく概略側面説明図、図９は同じく造形部のＹ方向に沿う断面説明図、図１０は同じく造形部のＸ方向に沿う断面説明図である。なお、図９及び図１０は造形時の状態で示している。
この立体造形物を造形する装置（立体造形装置という。）は、材料噴射造形装置であり、噴射された液体が固化された層状造形物である造形層３０が形成される造形部１と、造形ステージ２４に対して造形液１０を吐出付与して造形層３０を造形する造形ユニット５とを備えている。
造形部１は、造形層３０が積層されて立体造形物が造形される造形槽２２を有している。造形槽２２の底部は造形ステージ２４として鉛直方向（高さ方向：Ｚ方向）に昇降自在となっている。造形ステージ２４上に造形層３０が積層された立体造形物が造形される。
造形ステージ２４は、後述するモータ２８によって矢印Ｚ方向（高さ方向）に昇降される。
一方、造形ユニット５は、造形ステージ２４上の造形層３０に液体である造形液１０を吐出する液体吐出ユニット５０を備えている。
液体吐出ユニット５０は、キャリッジ５１と、キャリッジ５１に搭載された造形液付与手段である２つ（１又は３つ以上でもよい。）の液体吐出手段としての液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」という。）５２ａ、５２ｂを備えている。
キャリッジ５１は、ガイド部材５４及び５５に移動可能に保持されている。ガイド部材５４及び５５は、両側の側板７０、７０に昇降可能に保持されている。
このキャリッジ５１は、後述するＸ方向走査機構５５０を構成するＸ方向走査モータによってプーリ及びベルトを介して主走査方向である矢印Ｘ方向（以下、単に「Ｘ方向」という。他のＹ、Ｚについても同様とする。）に往復移動される。
２つのヘッド５２ａ、５２ｂ（以下、区別しないときは「ヘッド５２」という。）は、造形液を吐出する複数のノズルを配列したノズル列がそれぞれ２列配置されている。一方のヘッド５２ａの２つのノズル列は、シアン造形液及びマゼンタ造形液を吐出する。他方のヘッド５２ｂの２つのノズル列は、イエロー造形液及びブラック造形液をそれぞれ吐出する。なお、ヘッド構成はこれに限るものではない。例えば、各ヘッド５２からは同一色の造形液１０を吐出し、造形液１０を硬化し、造形物を造形してから着色する方式でも良い。
これらのシアン造形液、マゼンタ造形液、イエロー造形液、ブラック造形液の各々を収容した複数のタンク６０がタンク装着部５６に装着され、供給チューブなどを介してヘッド５２ａ、５２ｂに供給される。
液体吐出ユニット５０は、キャリッジ５１に平坦化ローラ１２と、造形液硬化手段７００とを搭載する。図１及び図４に示すように、キャリッジ５１の走査方向（Ｘ方向）かつ造形層３０を形成するときのキャリッジの移動方向（図４の矢印で示した方向）に沿って、キャリッジ５１に液体硬化手段である造形液硬化手段７００、平坦化ローラ１２、及びヘッド５２とが、この順に配置されている。
平坦化ローラ１２は、造形槽２２の造形ステージ２４上に吐出された造形液１０の表面を均して平坦化する。なお、平坦化する手段としては、ローラである必要はなく、板状のブレードを使用しても良い。ステージ上に吐出された造形液１０を平坦化することができれば、ローラ及びブレード以外の形状であっても良い。
この平坦化ローラ１２は、造形ステージ２４のステージ面（造形液１０が吐出される面）に沿ってキャリッジ５１と共にＸ方向に、ステージ面に対して相対的に往復移動可能に配置される。また、平坦化ローラ１２は、後述するモータ２６によって回転駆動される。
造形液硬化手段７００は、ヘッド５２から吐出された造形液１０を硬化する。造形液１０を硬化する手段としては、紫外線（ＵＶ）照射ランプ、電子線等が挙げられる。紫外線により発生するオゾンを除去する機構が具備されることが好ましい。ランプの種類としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライド等がある。超高圧水銀灯は点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くしたＵＶランプは、短波長領域の照射が可能である。メタルハライドは、波長領域が広いため着色物に有効的である。Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅなどの金属のハロゲン化物が用いられ、光開始剤の吸収スペクトルに合わせて選択できる。造形液１０を硬化することに有効であるランプであれば、特に制限無く使用できる。
また、Ｘ方向の一方側には、液体吐出ユニット５０のヘッド５２の維持回復を行うメンテナンス機構６１が配置されている。
メンテナンス機構６１は、主にキャップ６２とワイパ６３で構成される。キャップ６２をヘッド５２のノズル面（ノズルが形成された面）に密着させ、ノズルから造形液を吸引する。ノズルに詰まった高粘度化した造形液を排出するためである。その後、ノズルのメニスカス形成（ノズル内は負圧状態である）のため、ノズル面をワイパ６３でワイピング（払拭）する。また、メンテナンス機構６１は、造形液の吐出が行われない場合に、ヘッドのノズル面をキャップ６２で覆い、造形液１０が乾燥することを防止する。
造形ユニット５は、ベース部材７上に配置されたガイド部材７１に移動可能に保持されたスライダ部７２を有し、造形ユニット５全体がＸ方向と直交するＹ方向（副走査方向）に往復移動可能である。この造形ユニット５は、後述するＹ方向走査機構５５２によって
全体がＹ方向に往復移動される。
液体吐出ユニット５０は、ガイド部材５４、５５とともに矢印Ｚ方向に昇降可能に配置され、後述するＺ方向昇降機構５５１によってＺ方向に昇降される。
ここで、造形部１の詳細について説明する。
造形槽２２は、箱型形状をなし、上面が開放された槽であり、内部には造形ステージ２４が昇降可能に配置される。
造形ステージ２４の側面は造形槽２２の内側面に接するように配置されている。造形ステージ２４の上面は水平に保たれている。
キャリッジ５１に搭載された平坦化ローラ１２は、棒状部材であり、キャリッジ５１と共にステージ面に沿ってＸ方向（主走査方向）に往復移動される。
この平坦化ローラ１２は、モータ２６によって回転されながら、造形槽２２の外側から造形槽２２の上方を通過するようにして水平移動する。これにより、平坦化ローラ１２が造形槽２２上を通過しながら、造形ステージ２４上に吐出された造形液１０の表面を平坦化し、造形液硬化手段７００が平坦化された造形液１０を硬化することで造形層３０が形成される。
また、図１０にも示すように、平坦化ローラ１２の周面に接触して、平坦化ローラ１２に付着した造形液１０を除去するための除去部材である液体除去部材１３が配置されている。液体除去部材１３は、本実施例ではゴム製の板状のブレードであるが、平坦化ローラ１２に付着した造形液１０を除去することができれば、板状に限らず他の形状でもよい。例えばローラ状でもよい。
液体除去部材１３は、平坦化ローラ１２の周面に接触した状態で配置され、平坦化ローラ１２で平坦化を行うときの回転方向に回転するときにカウンタ方向でも、順方向での配置可能である。
次に、上記立体造形装置の制御部の概要について図１１を参照して説明する。図１１は同制御部のブロック図である。
制御部５００は、この装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に本発明に係わる制御を含む立体造形動作の制御を実行させるための本発明に係るプログラムを含むプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、造形データ等を一時格納するＲＡＭ５０３とを含む主制御部５００Ａを備えている。
制御部５００は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）５０４を備えている。また、制御部５００は、画像データに対する各種信号処理等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ５０５を備えている。
制御部５００は、外部の造形データ作成装置６００から造形データを受信するときに使用するデータ及び信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を備えている。
なお、造形データ作成装置６００は、最終形態の造形物（立体造形物）を各造形層毎にスライスしたスライスデータである造形データを作成する立体造形物を造形するデータを作成する装置であり、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成されている。
制御部５００は、各種センサの検知信号を取り込むためのＩ／Ｏ５０７を備えている。
制御部５００は、液体吐出ユニット５０のヘッド５２を駆動制御するヘッド駆動制御部５０８を備えている。
制御部５００は、液体吐出ユニット５０のキャリッジ５１をＸ方向（主走査方向）に移動させるＸ方向走査機構５５０を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１０と、造形ユニット５をＹ方向（副走査方向）に移動させるＹ方向走査機構５５２を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１２を備えている。
制御部５００は、液体吐出ユニット５０のキャリッジ５１をＺ方向に移動（昇降）させるＺ方向昇降機構５５１を構成するモータを駆動するモータ駆動部５１１を備えている。
なお、矢印Ｚ方向への昇降は造形ユニット５全体を昇降させる構成とすることもできる。
制御部５００は、造形ステージ２４を昇降させるモータ２８を駆動するモータ駆動部５１４を備えている。
制御部５００は、平坦化ローラ１２を回転駆動するモータ２６を駆動する５１６を備えている。
制御部５００は、液体吐出ユニット５０のメンテナンス機構６１を駆動するメンテナンス駆動部５１８を備えている。
制御部５００のＩ／Ｏ５０７には、装置の環境条件としての温度及び湿度を検出する温湿度センサ５６０などの検知信号やその他のセンサ類の検知信号が入力される。
制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５２２が接続されている。
制御部５００は、上述したように、造形データ作成装置６００から造形データを受領する。造形データは、目的とする立体造形物の形状をスライスしたスライスデータとしての各造形層３０の形状データ（造形データ）を含む。
そして、主制御部５００Ａは、造形層３０の造形データに基づいてヘッド５２からの造形液の吐出を行わせる制御をする。
また、制御部５００は、ヘッド５２のサブタンク１０３の負圧形成を制御するための負圧制御部５３０を備えている。負圧制御部５３０は、減圧手段１１０の圧力計１１４の検知結果に基づいてエアーポンプ１１３を駆動制御して、サブタンク１０３内が所定の負圧状態になるように制御する。また、負圧制御部５３０は、押圧手段１４４に対する通電（給電）制御も行う。
なお、造形データ作成装置６００と立体造形装置６０１によって造形装置が構成される。
次に、造形の流れについて図４を参照して説明する
ここでは、造形槽２２の造形ステージ２４上に、１層目の造形層３０が形成されている状態から説明する。
この１層目の造形層３０上に次の造形層３０を形成するときには、造形槽２２の造形ステージ２４をＺ方向に下降させる。
その後、図４に示すように液体吐出ユニット５０のヘッド５２ｂ及び５２ａから造形ステージ２４上に造形液１０を吐出して造形層３０を形成する（造形液吐出工程）。平坦化ローラ１２は、造形ステージ２４上に形成された造形層３０の表面を平坦にし（平坦化工程）、造形液硬化手段７００は、平坦化ローラ１２によって表面が平坦にされた造形層３０を、紫外線照射によって重合硬化する（造形層硬化工程）。前記の工程により造形層３０上に所要形状の造形層３０を積層形成する。
キャリッジ５１にヘッド５２ａ及び５２ｂ、平坦化ローラ１２、及び造形液硬化手段７００が搭載されているので、図４においてキャリッジ５１のＸ方向（主走査方向）の矢印で示した左方に移動しながら、ヘッド５２による造形液吐出工程、平坦化ローラ１２による平坦化工程、造形液硬化手段７００による造形層硬化工程が順次実行される。
次いで、上述したヘッド５２による造形液吐出工程、平坦化ローラ１２による平坦化工程、造形液硬化手段７００による造形層硬化工程を繰り返して新たな造形層３０を形成する。このとき、新たな造形層３０とその下層の造形層３０とは一体化して三次元形状造形物（立体造形物）の一部を構成する。以後、造形液吐出工程、平坦化工程、造形層硬化工程を必要な回数繰り返すことによって、三次元形状造形物（立体造形物）を完成させる。
本願において、「液体を吐出する装置」は、ヘッドユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装
置である画像形成装置がある。
がある。
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するものも含まれる。
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
また、「液体」は、インク、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液、又は、アミノ酸、たんぱく質、カルシウムを含む溶液及び分散液なども含まれる。
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ以外にも、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものでもよい。
また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
１ 造形部
５ 造形ユニット
１０ 造形液
１２ 平坦化ローラ（平坦化手段）
２２ 造形槽
２４ 造形ステージ
３０ 造形層
５０ 液体吐出ユニット
５１ キャリッジ
５２ 液体吐出ヘッド
１００ 液体供給装置
１０１ 液体吐出ヘッド
１０３ サブタンク（液体収容手段）
１１０ 減圧手段
１１２ エアーチャンバ
１１３ エアーポンプ
１３０ 気体室モジュール（負圧形成手段）
１３１ 気体室部材
１３２ ハウジング部材
１４１ 気体室
１４２ 可撓性フィルム（変形可能な部材）
１４３ 第１弾性部材
１４５ 第２弾性部材
１５１ 第１開口
１５２ 第２開口
５００ 制御部

Claims (7)

  1. 液体吐出ヘッドに供給する液体を一時的に貯留する液体収容手段に接続され、前記液体収容手段内を減圧して負圧を形成する減圧手段と、
    前記液体収容手段と前記減圧手段との間に配置された負圧形成手段と、を備え、
    前記負圧形成手段は、前記液体収容手段に通じる気体室と、前記気体室の一部の壁面を形成する変形可能な部材と、前記変形可能な部材を容積拡大方向に付勢する第１弾性部材とを含み、
    前記変形可能な部材を前記第１弾性部材の付勢方向と反対方向に押圧する押圧手段を備え、
    前記負圧形成手段は、
    前記押圧手段で前記変形可能な部材を押圧して前記気体室を最小容積にしたときには前記気体室と前記減圧手段とが連通状態になっており、
    前記押圧手段による押圧が解除されたときに、前記気体室と前記減圧手段との間が遮断された状態で前記気体室の容積が拡大して前記液体収容手段内を負圧状態に維持する
    ことを特徴とする液体供給装置。
  2. 前記押圧手段は、少なくとも前記減圧手段に対する給電が遮断されたときに前記押圧を解除する
    ことを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
  3. 前記負圧形成手段は、
    前記気体室を形成する気体室部材と、
    前記気体室部材が移動可能に収容されたハウジング部材と、を有し、
    前記ハウジング部材には、前記減圧手段に通じる第１開口が設けられ、
    前記気体室部材には、前記ハウジング部材の前記第１開口に対向可能な第２開口が設けられ、
    前記気体室部材を前記第２開口が第１開口と対向しない位置に押圧する第２弾性部材を有し、
    前記押圧手段で押圧したときに、前記第２弾性部材の復元力に抗して前記気体室部材は前記第２開口が第１開口と対向する位置に移動して、前記気体室と前記減圧手段とが連通状態になり、
    前記押圧手段による押圧が解除されたときに、前記第２弾性部材の復元力で前記気体室部材は前記第２開口が第１開口と対向しない位置に移動して、前記気体室と前記減圧手段との間が遮断される
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体供給装置。
  4. 前記押圧手段は、通電したときに突出して前記変形可能な部材を押圧するプランジャを有するソレノイドである
    ことを特徴とする請求項２に記載の液体供給装置。
  5. 前記変形可能な部材の変形に応じて変位する変位部材と、
    前記押圧手段による押圧が解除された状態で、前記変形可能な部材が容積拡大方向に変形して前記変位部材が所定の位置になったことを検知する検知手段と、を備え、
    前記押圧手段は、前記変形可能な部材に対する押圧及び押圧の解除を制御可能な手段であり、
    前記押圧手段による押圧を解除して前記気体室と前記減圧手段との間が遮断された状態にして、前記負圧形成手段で前記液体収容手段内を負圧状態にしているとき、前記検知手段で前記変位部材が所定の位置になったことを検知したときには、前記押圧手段で前記変形可能な部材を押圧して前記気体室と前記減圧手段とを連通状態にして前記減圧手段で負圧を形成した後、前記押圧手段による押圧を解除する
    ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体供給装置。
  6. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドに供給する液体を一時的に貯留する液体収容手段と、
    請求項１ないし５のいずれかに記載の液体供給装置と、を備えている
    ことを特徴とする液体を吐出する装置。
  7. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドに供給する液体を一時的に貯留する液体収容手段と、
    請求項１ないし５のいずれかに記載の液体供給装置と、
    前記液体吐出ヘッドから吐出された前記液体を硬化させる液体硬化手段と、を備えている
    ことを特徴とする立体造形装置。
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