JP7076270B2 - インク供給装置および３次元対象物形成装置 - Google Patents

Description

本出願は、インク供給装置および３次元対象物形成装置に関する。

近年、いわゆる３Ｄプリンタと呼ばれる３次元造形物を製造する３次元対象物形成装置が開発されている。例えば、下記の特許文献１に記載の３次元対象物形成装置は、造形物の３次元データを複数の層に分割し、その最下層から順に吐出部から造形材を吐出し硬化して積層していくことによって、その３次元データに合わせた造形物を形作る。３次元対象物形成装置は、造形材としてのインクを吐出するインクジェット式のヘッドを備えている。特許文献１に記載の３次元対象物形成装置は、造形材として紫外線硬化インクを使用しており、吐出されて着弾した紫外線硬化インクに対して硬化部から紫外線を照射することで、この紫外線硬化インクを硬化させる。３次元対象物生成装置が採用する形成方式には、下記特許文献１のように硬化型インクを用いるインクジェット方式以外にも、フィラメントを溶解して造形する（ＦＤＭ：Fused Deposition Modeling）、粉末の石膏を接着剤で硬化させる石膏方式、光造形樹脂の液槽に対して硬化する光を照射する光造形方式等がある。

特許第４４２０６８５号公報

３次元対象物形成装置の課題の１つに、インクを供給する際の圧力損失がある。一般に、圧力損失は使用するインクの粘度が高くなるほど大きくなる。このため、３次元対象物形成装置は、インクの粘度が予め定められた基準以下となるように、使用するインクを加温しつつ運用する。しかしながら、３次元対象物形成装置の始動時は、インクが十分に加温されておらず、インクの粘度が高い状態となっているので、例えば、インクを供給する経路上に嵌装されるフィルタの継手等からインク漏れが生じるおそれがある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、インクを供給する際の圧力損失を防止することができるインク供給装置および３次元対象物形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、液滴吐出部にインクを供給するインク供給装置であって、前記インクを通す管体と、前記インクから溶存気体を取り除く脱気部と、前記脱気部が前記管体に嵌装されている第１の供給経路と、前記脱気部が前記管体に嵌装されていない第２の供給経路と、前記インクの粘度が所定値以上であるとき、前記インクの供給経路を前記第２の供給経路に切り換え、前記インクの粘度が所定値未満であるとき、前記供給経路を前記第１の供給経路に切り換える制御部とを有し、前記第１の供給経路及び前記第２の供給経路は、前記脱気部よりも前記インクの循環方向の上流側に配設される上流側連結部、及び前記脱気部よりも前記インクの循環方向の下流側に配設される下流側連結部で連結されることを特徴とする。

前記インク供給装置は、前記下流側連結部よりも前記インクの循環方向の下流側に配設される加熱部をさらに有し、前記インクは、前記加熱部を経由して前記上流側連結部に供給されることが好ましい。

前記インク供給装置は、前記インク供給装置の内部の温度を検出する温度検出部をさらに有することが好ましい。そして、前記制御部は、前記温度検出部により検出された温度が予め定められる閾値以上であるかを判定し、判定の結果、前記温度が予め定められる閾値以上である場合、前記供給経路を前記第１の供給経路に切り換え、判定の結果、前記温度が予め定められる閾値以上ではない場合、前記供給経路を前記第２の供給経路に切り換えることが好ましい。

前記インク供給装置は、前記インクが前記管体を通過する際の圧力を測定する圧力測定部をさらに有することが好ましい。そして、前記制御部は、前記圧力測定部により測定された圧力が予め定められる閾値以下であるかを判定し、判定の結果、前記圧力が予め定められる閾値以下である場合、前記供給経路を前記第１の供給経路に切り換え、判定の結果、前記圧力が予め定められる閾値以下ではない場合、前記供給経路を前記第２の供給経路に切り換えることが好ましい。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、液滴吐出部から作業面に向かってインクを吐出し、前記インクを硬化させて前記作業面の上に立体造形物を形成する３次元対象物形成装置であって、前記液滴吐出部に対して前記インクを供給するインク供給装置を備え、前記インク供給装置は、前記インクが循環する管体と、前記インクから溶存気体を取り除く脱気部と、前記脱気部が前記管体に嵌装されている第１の供給経路と、前記脱気部が前記管体に嵌装されていない第２の供給経路と、前記インクの粘度が所定値以上であるとき、前記インクの供給経路を前記第２の供給経路に切り換え、前記インクの粘度が所定値未満であるとき、前記供給経路を前記第１の供給経路に切り換える制御部とを有し、前記第１の供給経路及び前記第２の供給経路は、前記脱気部よりも前記インクの循環方向の上流側に配設される上流側連結部、及び前記脱気部よりも前記インクの循環方向の下流側に配設される下流側連結部で連結されることを特徴とする。

前記３次元対象物形成装置が備える前記インク供給装置は、前記インク供給装置の内部の温度を検出する温度検出部をさらに有することが好ましい。そして、当該インク供給装置が有する前記制御部は、前記温度検出部により検出された温度が予め定められる閾値以上であるかを判定し、判定の結果、前記温度が所定の閾値以上である場合、前記供給経路を前記第１の供給経路に切り換え、判定の結果、前記温度が所定の閾値以上ではない場合、前記供給経路を前記第２の供給経路に切り換えることが好ましい。

前記３次元対象物形成装置が備える前記インク供給装置は、前記インクが前記管体を通過する際の圧力を測定する圧力測定部をさらに有することが好ましい。そして、当該インク供給装置が有する前記制御部は、前記圧力測定部により測定された圧力が予め定められる閾値以下であるかを判定し、判定の結果、前記圧力が予め定められる閾値以下である場合、前記供給経路を前記第１の供給経路に切り換え、判定の結果、前記圧力が予め定められる閾値以下ではない場合、前記供給経路を前記第２の供給経路に切り換えることが好ましい。

本発明によれば、インクを供給する際の圧力損失を防止できる。

図１は、実施形態に係る３次元対象物形成装置の概略構成例を示す模式図である。 図２は、実施形態１に係るインク供給装置の機能構成の一例を示す模式図である。 図３は、実施形態１におけるインク供給装置による処理の一例を示すフローチャートである。 図４は、実施形態２に係るインク供給装置の機能構成の一例を示す模式図である。 図５は、実施形態２におけるインク供給装置による処理の一例を示すフローチャートである。 図６は、実施形態に係るインク供給装置と同様の機能を有するプログラムを実行するコンピュータの一例を示す図である。 図７は、実施形態に係るインク供給装置の他の構成例を示す図である。

以下に、本発明に係るインク供給装置および３次元対象物形成装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態１］
図１は、実施形態に係る３次元対象物形成装置の概略構成例を示す模式図である。図２は、実施形態１に係るインク供給装置３０の機能構成の一例を示す模式図である。

図１に示すように、実施形態に係る３次元対象物形成装置１０は、いわゆるインクジェット法を用いて、３次元の立体造形物である造形物を製造できる。３次元対象物形成装置１０は、典型的には、造形物の３次元データに基づいて当該造形物を上下方向に複数の層に分割し、その造形物の層毎の形状データに基づいて造形材を下側の層から順に積層していくことで、その３次元データに合わせた造形物を形成できる。以下の実施形態では、造形材として、紫外線により硬化する機能性インクであるＵＶ（Ultra Violet）硬化インクを用いる例を説明する。

３次元対象物形成装置１０は、上面が作業面２２ａをなす載置台２２と、Ｙバー２３と、キャリッジ２４と、キャリッジ駆動部２５と、載置台駆動部２６と、制御部２７と、入力装置２８と、インク供給装置３０とを備える。

載置台２２の上面である作業面２２ａは、例えば、図１に示すＸ軸方向およびＹ軸方向に平行な方向に平坦に形成され、その上に造形材であるＵＶ硬化インクが下側の層から順に積層される平面である。載置台２２は、例えば、略矩形状に形成されるがこれに限らない。

Ｙバー２３は、載置台２２の鉛直方向上側に所定の間隔をあけて設けられる。Ｙバー２３は、図１に示すＹ軸方向に平行な主走査方向に沿って直線状に設けられる。Ｙバー２３は、キャリッジ２４の主走査方向に沿った往復移動をガイドする。

キャリッジ２４は、Ｙバー２３に保持され、当該Ｙバー２３に沿って主走査方向に往復移動できる。キャリッジ２４は、キャリッジ駆動部２５により主走査方向への移動を制御される。キャリッジ２４は、鉛直方向で載置台２２と対向する面に、図示しないホルダ等によって物理的に接続された液滴吐出部２４ａおよび紫外線照射器２４ｂを備える。

液滴吐出部２４ａは、キャリッジ２４の主走査方向に沿った移動に伴って主走査方向に沿って往復移動しながら、造形材であるＵＶ硬化インク（以下、インクと表記する）を作業面２２ａに吐出できる。液滴吐出部２４ａから吐出されるインクには、例えば、製造する造形物の色彩に応じて、白色インク、着色インク、透明インク等を適宜利用できる。

液滴吐出部２４ａは、例えば、インク供給装置３０から供給されるインクを載置台２２の作業面２２ａに吐出できる。図２に示すように、液滴吐出部２４ａは、負圧生成装置２４１、サブタンク２４２、及び液滴吐出ヘッド２４３を含んで構成される。

負圧生成装置２４１は、サブタンク２４２を減圧することにより、液滴吐出ヘッド２４３から吐出されるインクの出力を安定させる。

サブタンク２４２は、液室２４２ａ、液室２４２ｂ、及びヒータ２４２ｃを有する。サブタンク２４２は、インク供給装置３０から供給されるインクを貯留する。サブタンク２４２は、貯留したインクをヒータ２４２ｃにより加温しつつ、液室２４２ａ→液滴吐出ヘッド２４３→液室２４２ｂの順に循環させる。サブタンク２４２に貯留されたインクは、サブタンク２４２に設けられるインクの出口（図示せず）からチューブＴ１を通ってインク供給装置３０に送り出される。ヒータ２４２ｃは、インクを温める加熱部として機能する。

液滴吐出ヘッド２４３は、サブタンク２４２との間で循環するインクを作業面２２ａに吐出する吐出ノズル（図示せず）を備えている。吐出ノズルは、インクタンクの数、言い換えれば、同時に印刷可能なインクの種類の数等に対応する数だけ設けられる。吐出ノズルが複数ある場合、吐出ノズルは、それぞれ、例えば、Ｙバー２３の主走査方向に沿って並べて配置される。吐出ノズルは、例えば、作業面２２ａに向けてインクジェット方式でインクを吐出できるインクジェットヘッドである。

紫外線照射器２４ｂは、キャリッジ２４の主走査方向に沿った移動に伴って主走査方向に沿って往復移動しながら、作業面２２ａに吐出されたインクに対して紫外線を照射できる。紫外線照射器２４ｂは、例えば、紫外線を照射可能なＬＥＤモジュール等を含んで構成される。

液滴吐出部２４ａ及び紫外線照射器２４ｂは、それぞれ、制御部２７と電気的に接続される。液滴吐出部２４ａ及び紫外線照射器２４ｂは、それぞれ、制御部２７によって駆動が制御される。

キャリッジ駆動部２５は、Ｙバー２３に対してキャリッジ２４、すなわち液滴吐出部２４ａを主走査方向に相対的に往復移動させる（走査する）。キャリッジ駆動部２５は、例えば、キャリッジ２４に連結された搬送ベルト等の伝達機構、搬送ベルトを駆動する電動機等の駆動源を含んで構成される。キャリッジ駆動部２５は、駆動源が発生させた動力を、伝達機構を介してキャリッジ２４を主走査方向に沿って移動させる動力に変換し、当該キャリッジ２４を主走査方向に沿って往復移動させる。キャリッジ駆動部２５は、制御部２７と電気的に接続され、制御部２７によってその駆動が制御される。

載置台駆動部２６は、鉛直方向移動部２６ａと、副走査方向移動部２６ｂとを備える。鉛直方向移動部２６ａは、載置台２２をＺ軸方向と平行な方向に沿って移動させることにより、載置台２２に形成された作業面２２ａを液滴吐出部２４ａおよび紫外線照射器２４ｂ等に対して相対的に上下移動させる。すなわち、載置台駆動部２６は、液滴吐出部２４ａおよび紫外線照射器２４ｂ等に対して作業面２２ａを接近離間させることができる。

副走査方向移動部２６ｂは、載置台２２を主走査方向に対して直交するＸ軸方向に平行な副走査方向に移動させることにより、載置台２２に形成された作業面２２ａを液滴吐出部２４ａおよび紫外線照射器２４ｂ等に対して相対的に往復移動させる。すなわち、載置台駆動部２６は、液滴吐出部２４ａおよび紫外線照射器２４ｂ等に対して作業面２２ａを副走査方向に沿って往復移動させることができる。実施形態では、副走査方向移動部２６ｂは、載置台２２を副走査方向に移動させるが、本発明の実施形態は、これに限定されることなく、Ｙバー２３ごと、液滴吐出部２４ａ及び紫外線照射器２４ｂを副走査方向に移動させてもよい。

制御部２７は、演算処理装置および記憶装置等のハードウェアを含んで構成される。記憶装置は、演算処理装置により実行される演算処理を実現させるプログラム、及び演算処理に用いられるデータを記憶できる。演算処理装置は、記憶装置に記憶されているプログラムに従って各種演算処理を実行することにより、３次元対象物形成装置１０の各種処理を実現する。

制御部２７は、液滴吐出部２４ａの動作を制御することにより、インクの吐出量、吐出タイミング、吐出期間等を制御する。制御部２７は、紫外線照射器２４ｂの動作を制御することにより、照射する紫外線の強度、露光タイミング、露光期間等を制御する。制御部２７は、キャリッジ駆動部２５の動作を制御することにより、キャリッジ２４の主走査方向に沿った相対移動を制御する。制御部２７は、載置台駆動部２６の動作を制御することにより、載置台２２の鉛直方向、副走査方向に沿った相対移動を制御する。制御部２７は、液滴吐出部２４ａの動作を制御するに際して、インクの供給開始を指示する信号およびインクの供給停止を指示する信号をインク供給装置３０に送信できる。

入力装置２８は、制御部２７に接続される。入力装置２８は、造形物の形状に関する３次元データを入力するものである。入力装置２８は、例えば、制御部２７に、有線または無線により接続されるコンピュータ、タブレット、スマートフォンなどの電子機器によって構成される。

インク供給装置３０は、図２に示すように、インクボトル３０１と、弁部３０２と、ポンプ３０３と、経路切換部３０４と、カプセルフィルタ３０５と、脱気モジュール３０６と、温度センサ３０７と、駆動回路３０８と、制御部３１０と、温度条件判定テーブル３１１とを有する。

図２に示す矢印Ａ１は、各部を繋ぐチューブＴ１によって、インク供給装置３０の内部、及び液滴吐出部２４ａの内部、並びにインク供給装置３０と液滴吐出部２４ａとの間を流れるインクの循環（供給）方向を示す。チューブＴ１はインクを通す管体として機能する。

インクボトル３０１は、液滴吐出部２４ａに供給されるインクを貯留する。インクボトル３０１は、チューブＴ１により弁部３０２に繋がれる。

弁部３０２は、サブタンク２４２（液滴吐出部２４ａ）から還流されるインクをポンプ３０３に送り出し、インクボトル３０１から供給されるインクをポンプ３０３に送り出す。弁部３０２は、チューブＴ１により、サブタンク２４２（液滴吐出部２４ａ）、インクボトル３０１、及びポンプ３０３に繋がれる。弁部３０２は、駆動回路３０８からの制御信号に基づいて開閉する。

ポンプ３０３は、弁部３０２から供給されるインクを経路切換部３０４に送り出す。ポンプ３０３は、インクボトル３０１に貯留されるインクを吸い込んで加圧し、加圧したインクをチューブＴ１に送り出す。ポンプ３０３は、液滴吐出部２４ａから還流されるインクを加圧し、加圧したインクをチューブＴ１に送り出す。ポンプ３０３は、チューブＴ１により、弁部３０２および経路切換部３０４に繋がれる。

経路切換部３０４は、液滴吐出部２４ａに対してインクを供給する際の供給経路の切換を実行できる。経路切換部３０４は、駆動回路３０８から電圧の供給を受けて、カプセルフィルタ３０５および脱気モジュール３０６がチューブＴ１に嵌装されている第１の供給経路Ｒｔ１、及びカプセルフィルタ３０５および脱気モジュール３０６がチューブＴ１に嵌装されていない第２の供給経路Ｒｔ２のいずれか一方に切り換える。経路切換部３０４は、チューブＴ１により、ポンプ３０３、カプセルフィルタ３０５、及びサブタンク２４２（液滴吐出部２４ａ）と繋がれる。経路切換部３０４として、例えば、電磁弁を利用できる。

カプセルフィルタ３０５はインクに含まれる異物を濾過する。カプセルフィルタ３０５は、チューブＴ１により、経路切換部３０４および脱気モジュール３０６に繋がれる。カプセルフィルタ３０５は濾過部として機能する。

脱気モジュール３０６はインクに含まれるガスを取り除く。脱気モジュール３０６は、チューブＴ１により、カプセルフィルタ３０５およびサブタンク２４２（液滴吐出部２４ａ）と繋がれる。脱気モジュール３０６は脱気部として機能する。

温度センサ３０７は、インク供給装置３０の内部の温度を検出できる。温度センサ３０７は、検出結果のデータを制御部３１０に送出できる。温度センサ３０７は、温度検出部として機能する。温度センサ３０７により検出される温度は、インクの温度とインクの粘度との関係から推定される間接的なインクの粘度情報として機能する。

駆動回路３０８は、後述する制御部３１０からの制御信号に基づいて、経路切換部３０４に電圧を供給する。駆動回路３０８は、サブタンク２４２のインク量の情報に基づいて、チューブＴ１の内部のインク量が一定となるように、弁部３０２の開閉動作を制御するための電圧を弁部３０２に供給する。駆動回路３０８は、インク供給時、インクボトル３０１から吸い上げたインクをチューブＴ１の内部に供給されるように弁部３０２の開閉状態を制御する。駆動回路３０８は、インク循環時、チューブＴ１の内部を流れるインクがそのまま循環されるように弁部３０２の開閉状態を制御する。

制御部３１０は、後述する温度条件判定テーブル３１１に記憶された温度条件に基づいて、経路切換部３０４による供給経路の切換を制御できる。制御部３１０は、インクの供給を実行する場合、例えば、温度センサ３０７により検出された温度が予め定められる閾値以上であるかを判定する。制御部３１０が判定に用いる閾値には、ＵＶ硬化インクであれば、例えば、１０［℃］を採用できる。

制御部３１０は、判定の結果、温度センサ３０７により検出された温度が予め定められる閾値を超える場合（例えば、１０℃を超える場合）、経路切換部３０４によってインクの供給経路が第１の供給経路Ｒｔ１に切り換えられるように、駆動回路３０８に制御信号を送出する。一方、制御部３１０は、判定の結果、温度センサ３０７により検出された温度が予め定められる閾値以下である場合（例えば、１０℃以下である場合）、インクの供給経路が経路切換部３０４によって第２の供給経路Ｒｔ２に切り換えられるように、駆動回路３０８に制御信号を送出する。

図２に例示するように、インクの供給経路である第１の供給経路Ｒｔ１及び第２の供給経路Ｒｔ２は、インクの供給（循環）方向に対して脱気モジュール３０６よりも下流側に配設された下流側連結部ＣＰ１と、インクの供給（循環）方向に対して脱気モジュール３０６よりも上流側に配設された上流側連結部ＣＰ２として機能する経路切換部３０４とで連結される。例えば、温度センサ３０７により検出された温度が１０℃以下である場合、サブタンク２４２のヒータ２４２ｃで温められたインクが、脱気モジュールが介在しない第２の供給経路Ｒｔ２を通り、下流側連結部ＣＰ１を介して循環される。一方、例えば、温度センサ３０７により検出された温度が１０℃を超える場合、サブタンク２４２のヒータ２４２ｃで温められたインクが、脱気モジュールが介在する第１の供給経路Ｒｔ１を通り、下流側連結部ＣＰ１を介して循環される。

温度条件判定テーブル３１１は、インクの供給経路の切換判定に用いる温度条件を記憶できる。温度条件判定テーブル３１１は、インクの供給経路の切換を実行する閾値（温度）を、温度条件として記憶できる。温度条件判定テーブル３１１は、インク供給装置３０から液滴吐出部２４ａに供給するインクの種類に応じて予め設定された温度条件を記憶してもよい。温度条件判定テーブル３１１は、ＵＶ硬化インクであれば、閾値として、例えば、１０［℃］を記憶できる。温度条件判定テーブル３１１に記憶される温度条件は、既知であるインクの温度とインクの粘度の関係に基づいて設定される。インクの温度とインクの粘度との関係を例示するならば、例えば、温度が１０℃であるとき、この温度に対応する粘度が１００［ｍＰａ・Ｓ］となるＵＶ硬化インクが知られている。

図３は、実施形態１におけるインク供給装置３０による処理の一例を示すフローチャートである。図３に示す処理は、制御部３１０により実行される。

図３に示すように、インク供給装置３０は、インクの供給を実行するかどうかを判定する（ステップＳ１０１）。インク供給装置３０は、例えば、インクの供給開始を指示する信号を制御部２７から受信しているかどうかを判定する。

インク供給装置３０は、判定の結果、インクの供給を実行する場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、温度センサ３０７の検出結果を取得する（ステップＳ１０２）。

続いて、インク供給装置３０は、温度センサの検出結果として取得したインク供給装置３０の内部の温度が閾値「ｔｈ１」以下であるかを判定する（ステップＳ１０３）。

インク供給装置３０は、判定の結果、インク供給装置３０の内部の温度が閾値ｔｈ１以下ではない場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、インクの供給経路を第１の供給経路Ｒｔ１に切り換える制御信号を駆動回路３０８に送出する（ステップＳ１０４）。

続いて、インク供給装置３０は、インクの供給を終了するかどうかを判定する（ステップＳ１０５）。インク供給装置３０は、例えば、インクの供給停止を指示する信号を制御部２７から受信しているかどうかを判定する。

インク供給装置３０は、判定の結果、インクの供給を終了する場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、図３に示す処理を終了する。

一方、インク供給装置３０は、判定の結果、インクの供給を終了しない場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、上記ステップＳ１０２の手順に戻る。

上記ステップＳ１０３において、インク供給装置３０は、判定の結果、インク供給装置３０の内部の温度が閾値ｔｈ１以下である場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、インクの供給経路を第２の供給経路Ｒｔ２に切り換える制御信号を駆動回路３０８に送出して（ステップＳ１０６）、上記ステップＳ１０５の判定に移る。

上記ステップＳ１０１において、インク供給装置３０は、判定の結果、インクの供給を実行しない場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、図３に示す処理を終了する。

上述したように、実施形態１に係るインク供給装置３０は、インク供給装置３０の内部の温度が予め定められている閾値以下である場合、すなわち、インクの粘度が高い状態であると推測されるときは、カプセルフィルタ３０５および脱気モジュール３０６がチューブＴ１に嵌装されていない第２の供給経路Ｒｔ２を用いて、液滴吐出部２４ａにインクを供給できる。このため、実施形態１によれば、圧力損失が大きいカプセルフィルタ３０５を一切通すことなくインクを供給できるので、インクの供給する際の圧力損失を最大限に防止できる。また、インクの粘度が小さいときに第１の供給経路Ｒｔ１を用いてインクを供給できるので、インクを供給する経路上に嵌装されるフィルタの継手等からインク漏れが生じることも防止できる。

また、実施形態１に係るインク供給装置３０は、温度センサ３０７により検出された温度が１０℃以下である場合、サブタンク２４２のヒータ２４２ｃで温められたインクが、脱気モジュールが介在しない第２の供給経路Ｒｔ２を通り、下流側連結部ＣＰ１を介して循環される。一方、例えば、温度センサ３０７により検出された温度が１０℃を超える場合、サブタンク２４２のヒータ２４２ｃで温められたインクが、脱気モジュールが介在する第１の供給経路Ｒｔ１を通り、下流側連結部ＣＰ１を介して循環される。このように、実施形態１に係るインク供給装置３０は、ヒータ２４２ｃで加熱されて粘度が低下したインクを戻すことができる一連のサーキットを構成させることで、インクの粘度が所定粘度以下まで粘度を低下させたインクを脱気モジュール３０６が配設された供給路に供給できる。

［実施形態２］
図４は、実施形態２に係るインク供給装置３０の機能構成の一例を示す模式図である。実施形態２に係るインク供給装置３０は、温度センサ３０７に代えて圧力センサ３０９を有する点、及び温度条件判定テーブル３１１に代えて圧力条件判定テーブル３１２を有するが実施形態１とは異なる。

圧力センサ３０９は、インクがチューブＴ１の内部を通過する際の圧力を検出できる。圧力センサ３０９は、検出結果のデータを制御部３１０に送出できる。圧力センサ３０９により検出される圧力は、インクがチューブＴ１の内部を通過する際の圧力とインクの粘度との関係から推定される間接的なインクの粘度情報として機能する。

圧力条件判定テーブル３１２は、インクの供給経路の切換判定に用いる圧力条件を記憶できる。圧力条件判定テーブル３１２は、インクの供給経路の切換を実行する閾値（圧力）を、圧力条件として記憶できる。圧力条件判定テーブル３１２は、インク供給装置３０から液滴吐出部２４ａに供給するインクの種類に応じて予め設定された複数の圧力条件を記憶してもよい。圧力条件判定テーブル３１２は、ＵＶ硬化インクであれば、閾値として、例えば１００［ｋＰａ］を記憶できる。圧力条件判定テーブル３１２に記憶される圧力条件は、既知であるインクの圧力とインクの粘度の関係に基づいて設定される。インクの圧力とインクの粘度との関係を例示するならば、例えば、圧力が１００［ｋＰａ］であるとき、この圧力に対応する粘度が１０［ｍＰａ・Ｓ］となるＵＶ硬化インクが知られている。

制御部３１０は、圧力条件判定テーブル３１２に記憶された圧力条件に基づいて、経路切換部３０４による供給経路の切換を制御できる。制御部３１０は、インクの供給を実行する場合、例えば、圧力センサ３０９により検出された圧力が予め定められる閾値以下であるかを判定する。制御部３１０が判定に用いる閾値には、ＵＶ硬化インクであれば、例えば１００［ｋＰａ］を採用できる。

制御部３１０は、判定の結果、圧力センサ３０９により検出された圧力が予め定められる閾値以上ではない場合（例えば、１００［ｋＰａ］未満である場合）、経路切換部３０４によってインクの供給経路が第１の供給経路Ｒｔ１に切り換えられるように、駆動回路３０８に制御信号を送出する。一方、制御部３１０は、判定の結果、圧力センサ３０９により検出された圧力が予め定められる閾値以上である場合（例えば、１００［ｋＰａ］以上である場合）、インクの供給経路が経路切換部３０４によって第２の供給経路Ｒｔ２に切り換えられるように、駆動回路３０８に制御信号を送出する。

図５は、実施形態２におけるインク供給装置３０による処理の一例を示すフローチャートである。図５に示す処理は、制御部３１０により実行される。

図５に示すように、インク供給装置３０は、インクの供給を実行するかどうかを判定する（ステップＳ２０１）。インク供給装置３０は、例えば、インクの供給開始を指示する信号を制御部２７から受信しているかどうかを判定する。

インク供給装置３０は、判定の結果、インクの供給を実行する場合（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、圧力センサの検出結果を取得する（ステップＳ２０２）。

続いて、インク供給装置３０は、圧力センサの検出結果として取得した圧力が閾値「ｔｈ２」以上であるかを判定する（ステップＳ２０３）。

インク供給装置３０は、判定の結果、圧力が閾値ｔｈ２以上ではない場合（ステップＳ２０３，Ｎｏ）、インクの供給経路を第１の供給経路Ｒｔ１に切り換える制御信号を駆動回路３０８に送出する（ステップＳ２０４）。

続いて、インク供給装置３０は、インクの供給を終了するかどうかを判定する（ステップＳ２０５）。インク供給装置３０は、例えば、インクの供給停止を指示する信号を制御部２７から受信しているかどうかを判定する。

インク供給装置３０は、判定の結果、インクの供給を終了する場合（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）、図５に示す処理を終了する。

一方、インク供給装置３０は、判定の結果、インクの供給を終了しない場合（ステップＳ２０５，Ｎｏ）、上記ステップＳ２０２の手順に戻る。

上記ステップＳ２０３において、インク供給装置３０は、判定の結果、インク供給装置３０の内部の温度が閾値ｔｈ２以上である場合（ステップＳ２０３，Ｙｅｓ）、インクの供給経路を第２の供給経路Ｒｔ２に切り換える制御信号を駆動回路３０８に送出して（ステップＳ２０６）、上記ステップＳ２０５の判定に移る。

上記ステップＳ２０１において、インク供給装置３０は、判定の結果、インクの供給を実行しない場合（ステップＳ２０１，Ｎｏ）、図５に示す処理を終了する。

上述したように、実施形態２に係るインク供給装置３０は、インクがチューブＴ１の内部を通過する際の圧力が予め定められている閾値以下ではない場合、すなわち、インクの粘度が高い状態であると推測されるときは、カプセルフィルタ３０５および脱気モジュール３０６がチューブＴ１に嵌装されていない第２の供給経路Ｒｔ２を用いて、液滴吐出部２４ａにインクを供給できる。このため、実施形態２によれば、圧力損失が大きいカプセルフィルタ３０５を一切通すことなくインクを供給できるので、インクの供給する際の圧力損失を最大限に防止できる。また、インクの粘度が小さいときに第１の供給経路Ｒｔ１を用いてインクを供給できるので、インクを供給する経路上に嵌装されるフィルタの継手等からインク漏れが生じることも防止できる。

［その他の実施形態］
（１）ハードウェア構成
実施形態１および２で説明したインク供給装置３０により実行される各種の処理（例えば、図３、図５など参照）は、予め用意されたプログラムをコンピュータシステムで実行することによって実現できる。そこで、以下では、実施形態１および２で説明したインク供給装置３０と同様の機能を有するプログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。図６は、実施形態に係るインク供給装置と同様の機能を有するプログラムを実行するコンピュータの一例を示す図である。

図６に示すように、インク供給装置３０として機能するコンピュータ４００は、駆動回路４２０と、センサ４３０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）４４０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４５０と、プロセッサ４６０とをバス４０１で接続して構成される。

駆動回路４２０は、電磁弁４１０に接続され、電磁弁４１０を駆動する。駆動回路４２０は、例えば、駆動回路３０８に対応する。電磁弁４１０は、例えば、経路切換部３０４に対応する。

センサ４３０は、コンピュータ４００内部もしくはコンピュータ４００周辺の情報を収集する。センサ４３０が取得する情報には、コンピュータ内部の温度のデータ、及びインクがチューブＴ１を通過する際の圧力のデータが含まれる。センサ４３０は、例えば、温度センサ３０７または圧力センサ３０９に対応する。

ＲＯＭ４４０は、プロセッサ４６０による各種処理の実行に必要なプログラムおよびデータを記憶する。ＲＯＭ４４０に記憶されるプログラムには、実施形態１および２で説明したインク供給装置３０により実行される処理を実現する機能を提供するプログラムが含まれる。ＲＯＭ４４０に記憶されるデータには、温度条件判定テーブル３１１および圧力条件判定テーブル３１２に予め設定されるデータが含まれる。ＲＡＭ４５０は、各種情報を一時的に記憶する。プロセッサ４６０は、各種演算処理を実行する。ＲＯＭ４４０、ＲＡＭ４５０、及びプロセッサ４６０は、例えば、制御部３１０に対応する。

プロセッサ４６０が、インク供給装置３０により実行される処理を実現する機能を提供するプログラムをＲＯＭ４４０から読み出してＲＡＭ４５０に展開することにより、ＲＡＭ４５０に展開されたプログラムはインク供給装置３０により実行される処理に対応するプロセスとして機能するようになる。当該プロセスは、例えば、センサ４３０により収集されたデータ、及び、温度条件判定テーブル３１１に予め設定されるデータ、並びに圧力条件判定テーブル３１２に予め設定されるデータなどをＲＯＭ４４０から読み出して、ＲＡＭ４５０において自身に割り当てられた領域に展開し、この展開したデータなどに基づいて各種処理を実行する。

なお、ＲＯＭ４４０が記憶するプログラムについては、必ずしも最初からＲＯＭ４４０に記憶させておく必要はなく、例えば、コンピュータ４００に挿入されるＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣ（Integrated Circuit）カードなどの「可搬用の物理媒体」、さらには、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）などを介してコンピュータ４００に接続される「他のコンピュータ（またはサーバ）」などに各プログラムを一括して、あるいは分散させて記憶させておき、コンピュータ４００がこれらから各プログラムを読み出して実行するようにしてもよい。

本発明の実施形態は、図６に示すように、プロセッサ４６０がＲＯＭ４４０に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、実施形態１および２で説明したインク供給装置３０により実行される処理を実現する例には限定されない。実施形態１および２で説明したインク供給装置３０により実行される処理のそれぞれを実現するための複数の処理回路を連携させたワイヤードロジックにより、実施形態１および２で説明したインク供給装置３０により実行される処理を実現してもよい。例えば、実施形態１および２で説明したインク供給装置３０により実行される処理に対応する処理を実現するための処理回路には、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)などの回路を適用できる。

（２）他の構成例
以下、図７を参照しつつ、インク供給装置３０の他の構成例について説明する。図７は、実施形態に係るインク供給装置の他の構成例を示す図である。

図７に示すように、インク供給装置３０は、第２の供給経路Ｒｔ２上に弁部３１３を設けてもよい。そして、制御部３１０は、温度条件判定テーブル３１１に記憶された温度条件に基づいて、インクの供給経路を制御する。具体的には、制御部３１０は、温度センサ３０７により検出された温度が予め定められる閾値以上ではない場合（閾値未満である場合）、インクの供給経路が第２の供給経路Ｒｔ２に切り換えられるように、駆動回路３０８に制御信号を送出する。駆動回路３０８は、制御部３１０からの制御信号に基づいて弁部３１３に電圧を供給する。弁部３１３は、駆動回路３０８から電圧の供給を受けて、液滴吐出部２４ａへのインクの出口（弁）を開放する。

このようにすることで、図７に示すインク供給装置３０は、インク供給装置３０の内部の温度が予め定められている閾値以下である場合、すなわち、インクの粘度が高い状態であると推測されるときは、カプセルフィルタ３０５などを通すためにインクを供給する際の圧力損失が発生する第１の供給経路Ｒｔ１ではなく、カプセルフィルタ３０５などが設けられていないために第１の供給経路Ｒｔ１と比較して圧力損失が小さいと考えられる第２の供給経路Ｒｔ２を用いてインクを供給できる。このため、図７に示すインク供給装置３０によれば、インクを供給する際の圧力損失をできるだけ防止できる。また、実施形態１及び実施形態２と同様に、温度センサ３０７により検出された温度が１０℃以下である場合、サブタンク２４２のヒータ２４２ｃで温められたインクが、上流側連結部ＣＰ２を経由して脱気モジュール３０６が介在しない第２の供給経路Ｒｔ２を通り、下流側連結部ＣＰ１を介して循環される。一方、例えば、温度センサ３０７により検出された温度が１０℃を超える場合、サブタンク２４２のヒータ２４２ｃで温められたインクが、上流側連結部ＣＰ２を経由して脱気モジュール３０６が介在する第１の供給経路Ｒｔ１を通り、下流側連結部ＣＰ１を介して循環される。このように、実施形態１に係るインク供給装置３０は、ヒータ２４２ｃで加熱されて粘度が低下したインクを戻すことができる一連のサーキットを構成させることで、インクの粘度が所定粘度以下まで粘度を低下させたインクを脱気モジュール３０６が配設された供給路に供給できる。

また、カプセルフィルタ３０５が、カプセルフィルタ内の空気を抜くための空気抜き用のポートなど、少なくともフィルタを通すよりは圧力損失が少ない状態でインクを流すことができる内部構造を備える場合、カプセルフィルタ３０５（空気抜き用のポートなど）と弁部３１３とをチューブなどにより直接繋ぐ構成とすることもできる。このとき、第２の供給経路Ｒｔ２は、カプセルフィルタ内の空気を抜くための経路としても利用できる。

上述した実施形態２のように、インクがチューブＴ１の内部を通過する際の圧力を用いる処理を実行するインク供給装置３０の場合も、同様に、図７に示す構成を適用できる。すなわち、制御部３１０は、インクがチューブＴ１の内部を通過する際の圧力が予め定められている閾値以下ではない場合、すなわち、インクの粘度が高い状態であると推測されるときは、インクの供給経路が第２の供給経路Ｒｔ２に切り換えられるように、駆動回路３０８に制御信号を送出する。

本発明の実施形態は、経路切換部３０４として、例えば、電磁弁を採用する例に限定されるものではく、経路切換部３０４にとしてリリースバルブを採用することにより、上述した実施形態１および２で説明したインク供給装置３０の処理を実現してもよい。

上述した実施形態１および２では、インク供給装置３０が供給するインクとして、紫外線により硬化するＵＶ硬化インクを用いる例を説明したが、本発明の実施形態は、この例には限定されない。例えば、ＵＶ硬化インク以外であっても、圧力損失が生じる可能性のある他のインクを供給するインクについても、上述した実施形態１および２の処理を適用してもよい。この場合、インクの粘度に応じて温度条件または圧力条件などを予め設定しておき、インク供給装置２０は、予め設定された温度条件または圧力条件に基づいて処理を実行できる。

上述した実施形態１および２では、インク供給装置３０の制御部３１０がインク供給装置３０の処理を実行する例を説明したが、この例に限定されるものではなく、３次元対象物形成装置１０の制御部２７がインク供給装置３０の処理を実行してもよい。この場合、制御部２７が、温度センサ３０７または圧力センサ３０９のデータを取得して、温度条件または圧力条件の判定を実行し、判定結果に基づいて、インクの供給経路の切換を制御する制御信号を駆動回路３０８に送信することにより、インク供給装置３０の処理を実現できる。

１０ ３次元対象物形成装置
３０ インク供給装置
３０１ インクボトル
３０２ 弁部
３０３ ポンプ
３０４ 経路切換部
３０５ カプセルフィルタ
３０６ 脱気モジュール
３０７ 温度センサ
３０８ 駆動回路
３０９ 圧力センサ
３１０ 制御部
３１１ 温度条件判定テーブル
３１２ 圧力条件判定テーブル
４００ コンピュータ

Claims (7)

1. 液滴吐出部にインクを供給するインク供給装置であって、
   前記インクを通す管体と、
   前記インクから溶存気体を取り除く脱気部と、
   前記脱気部が前記管体に嵌装されている第１の供給経路と、
   前記脱気部が前記管体に嵌装されていない第２の供給経路と、
   前記インクの粘度が所定値以上であるとき、前記インクの供給経路を前記第２の供給経路に切り換え、前記インクの粘度が所定値未満であるとき、前記供給経路を前記第１の供給経路に切り換える制御部と
   を有し、
   前記第１の供給経路及び前記第２の供給経路は、前記脱気部よりも前記インクの循環方向の上流側に配設される上流側連結部、及び前記脱気部よりも前記インクの循環方向の下流側に配設される下流側連結部で連結されることを特徴とするインク供給装置。
2. 前記下流側連結部よりも前記インクの循環方向の下流側に配設される加熱部をさらに有し、
   前記インクは、前記加熱部を経由して前記上流側連結部に還流されることを特徴とする請求項１に記載のインク供給装置。
3. 前記インク供給装置の内部の温度を検出する温度検出部をさらに有し、
   前記制御部は、
   前記温度検出部により検出された温度が予め定められる閾値以上であるかを判定し、
   判定の結果、前記温度が予め定められる閾値以上である場合、前記供給経路を前記第１の供給経路に切り換え、
   判定の結果、前記温度が予め定められる閾値以上ではない場合、前記供給経路を前記第２の供給経路に切り換えることを特徴とする請求項１に記載のインク供給装置。
4. 前記インクが前記管体を通過する際の圧力を検出する圧力検出部をさらに有し、
   前記制御部は、
   前記圧力検出部により検出された圧力が予め定められる閾値以下であるかを判定し、
   判定の結果、前記圧力が予め定められる閾値以下である場合、前記供給経路を前記第１の供給経路に切り換え、
   判定の結果、前記圧力が予め定められる閾値以下ではない場合、前記供給経路を前記第２の供給経路に切り換えることを特徴とする請求項１に記載のインク供給装置。
5. 液滴吐出部から作業面に向かってインクを吐出し、前記インクを硬化させて前記作業面の上に立体造形物を形成する３次元対象物形成装置であって、
   前記液滴吐出部に対して前記インクを供給するインク供給装置を備え、
   前記インク供給装置は、
   前記インクが循環する管体と、
   前記インクから溶存気体を取り除く脱気部と、
   前記脱気部が前記管体に嵌装されている第１の供給経路と、
   前記脱気部が前記管体に嵌装されていない第２の供給経路と、
   前記インクの粘度が所定値以上であるとき、前記インクの供給経路を前記第２の供給経路に切り換え、前記インクの粘度が所定値未満であるとき、前記供給経路を前記第１の供給経路に切り換える制御部と
   を有し、
   前記第１の供給経路及び前記第２の供給経路は、前記脱気部よりも前記インクの循環方向の上流側に配設される上流側連結部、及び前記脱気部よりも前記インクの循環方向の下流側に配設される下流側連結部で連結されることを特徴とする３次元対象物形成装置。
6. 前記インク供給装置は、
   前記インク供給装置の内部の温度を検出する温度検出部をさらに有し、
   前記制御部は、
   前記温度検出部により検出された温度が予め定められる閾値以上であるかを判定し、
   判定の結果、前記温度が所定の閾値以上である場合、前記供給経路を前記第１の供給経路に切り換え、
   判定の結果、前記温度が所定の閾値以上ではない場合、前記供給経路を前記第２の供給経路に切り換えることを特徴とする請求項５に記載の３次元対象物形成装置。
7. 前記インク供給装置は、
   前記インクが前記管体を通過する際の圧力を検出する圧力検出部をさらに有し、
   前記制御部は、
   前記圧力検出部により検出された圧力が予め定められる閾値以下であるかを判定し、
   判定の結果、前記圧力が予め定められる閾値以下である場合、前記供給経路を前記第１の供給経路に切り換え、
   判定の結果、前記圧力が予め定められる閾値以下ではない場合、前記供給経路を前記第２の供給経路に切り換えることを特徴とする請求項５に記載の３次元対象物形成装置。

Images