WO2023112204A1 - ３次元印刷装置 - Google Patents

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WO2023112204A1
WO2023112204A1 PCT/JP2021/046274 JP2021046274W WO2023112204A1 WO 2023112204 A1 WO2023112204 A1 WO 2023112204A1 JP 2021046274 W JP2021046274 W JP 2021046274W WO 2023112204 A1 WO2023112204 A1 WO 2023112204A1
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WO
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ink
negative pressure
pressure
chamber
head tank
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Application number
PCT/JP2021/046274
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English (en)
French (fr)
Inventor
明宏 川尻
俊治 森川
さやか 廣瀬
Original Assignee
株式会社Fuji
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/112—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using individual droplets, e.g. from jetting heads

Definitions

  • the present disclosure relates to technology for three-dimensional printing by ejecting ink from an ejection head that ejects ink.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-100003 discloses an ejection head that ejects ink, and the ejection head is provided with two ink flow paths to which an ink cartridge that stores ink to be supplied to the ejection head is detachably connected. A method for replacing an ink cartridge is described, which enables the replacement of the ink cartridge with a new ink cartridge when the ink in the ink cartridge has run out without introducing air bubbles into the ejection head.
  • FIG. 8 shows a configuration around a conventional ejection head in which ink is supplied to an inkjet head 200, which is an ejection head, by a head tank 510 that is not removable from the inkjet head 200, unlike the ejection head described in Patent Document 1. is shown.
  • ink is supplied to the head tank 510 from an external ink tank 220 by a pump 520 .
  • ink is supplied from the ink tank 220 to the head tank 510 using the dedicated pump 520, so the ink supply is provided for other functions. If the required configuration is used, the dedicated pump 520 becomes unnecessary, thereby reducing the manufacturing cost of the entire apparatus.
  • An object of the present disclosure is to provide a technology that eliminates the need for a dedicated pump for supplying ink from an ink tank to a head tank, thereby reducing the manufacturing cost of the entire apparatus.
  • the three-dimensional printing apparatus of the present disclosure includes an ejection head that ejects ink, a head tank that stores ink to be supplied to the ejection head, and an ink tank that stores ink to be supplied to the head tank.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a 3D printing apparatus according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a block diagram showing a control device of the three-dimensional printing apparatus of FIG. 1
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration around an inkjet head included in the three-dimensional printing apparatus of FIG. 1
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing how ink is supplied to a head tank
  • FIG. 4 is a diagram showing how ink is supplied to an ejection head
  • FIG. 4 is a diagram showing how ink is supplied to nozzles of an ejection head
  • FIG. 10 is a diagram showing a state when the ejection head is in a printable state
  • 1 is a diagram showing a configuration around a conventional ejection head
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a three-dimensional printing apparatus 10 according to one embodiment of the present disclosure.
  • the three-dimensional printing apparatus 10 includes a conveying device 20, a first shaping unit 22, a second shaping unit 24, and a control device 28 (see FIG. 2).
  • the conveying device 20 , the first modeling unit 22 and the second modeling unit 24 are arranged on the base 29 of the three-dimensional printing device 10 .
  • the base 29 has a generally rectangular shape, and in the following description, the longitudinal direction of the base 29 is the X-axis direction, the lateral direction of the base 29 is the Y-axis direction, and both the X-axis direction and the Y-axis direction are perpendicular to each other.
  • the direction will be referred to as the Z-axis direction for description. Note that the Z-axis direction is the same direction as the vertical direction.
  • the transport device 20 includes an X-axis slide mechanism 30 and a Y-axis slide mechanism 32 .
  • the X-axis slide mechanism 30 has an X-axis slide rail 34 and an X-axis slider 36 .
  • the X-axis slide rail 34 is arranged on the base 29 so as to extend in the X-axis direction.
  • the X-axis slider 36 is held by an X-axis slide rail 34 so as to be slidable in the X-axis direction.
  • the X-axis slide mechanism 30 has an electromagnetic motor 38 (see FIG. 2), and by driving the electromagnetic motor 38, the X-axis slider 36 moves to any position in the X-axis direction.
  • the Y-axis slide mechanism 32 has a Y-axis slide rail 50 and a table 52 .
  • the Y-axis slide rail 50 is arranged on the base 29 so as to extend in the Y-axis direction, and is movable in the X-axis direction.
  • One end of the Y-axis slide rail 50 is connected to the X-axis slider 36 .
  • a table 52 is held on the Y-axis slide rail 50 so as to be slidable in the Y-axis direction.
  • the Y-axis slide mechanism 32 has an electromagnetic motor 56 (see FIG. 2), and the drive of the electromagnetic motor 56 moves the table 52 to any position in the Y-axis direction. As a result, the table 52 is moved to any position on the base 29 by driving the X-axis slide mechanism 30 and the Y-axis slide mechanism 32 .
  • the table 52 has a base 60, a holding device 62, and a lifting device 64 (see FIG. 2).
  • the base 60 is formed in a flat plate shape, and a pallet (not shown) is placed on its upper surface.
  • the holding devices 62 are provided on both sides of the base 60 in the X-axis direction. Both edges in the X-axis direction of the pallet placed on the base 60 are sandwiched by the holding device 62 , so that the pallet is fixedly held.
  • the lifting device 64 is arranged below the base 60 and lifts the base 60 up and down.
  • the first shaping unit 22 is a unit that shapes the wiring of the circuit board, and has a first printing section 72 and a baking section 74 .
  • the first printing unit 72 has an inkjet head 200 (see FIG. 2), and the inkjet head 200 linearly ejects the metal ink.
  • the metal ink is a dispersion of fine particles of nanometer-sized metal, such as silver, in a solvent. The surfaces of the fine metal particles are coated with a dispersant to prevent aggregation in the solvent.
  • the inkjet head 200 ejects metal ink from a plurality of nozzles by, for example, a piezo method using piezoelectric elements.
  • the baking section 74 has an infrared irradiation device 78 (see FIG. 2).
  • the infrared irradiation device 78 is a device for irradiating the ejected metal ink with infrared rays, and the metal ink irradiated with the infrared rays is baked to form wiring.
  • Baking metal ink means that the solvent is vaporized and the protective film of the metal fine particles, that is, the dispersing agent is decomposed, by applying energy, and the metal fine particles come into contact or fuse to become conductive. This is a phenomenon in which the rate increases. Then, by baking the metal ink, a metal wiring is formed.
  • metal ink may be abbreviated as ink hereinafter.
  • the second molding unit 24 is a unit for molding the resin layer of the circuit board, and has a second printing section 84 and a curing section 86 .
  • the second printing unit 84 has an inkjet head 300 (see FIG. 2), and the inkjet head 300 ejects ultraviolet curing resin.
  • An ultraviolet curable resin is a resin that is cured by irradiation with ultraviolet rays.
  • the inkjet head 300 may be, for example, a piezo system using piezoelectric elements, or a thermal system in which resin is heated to generate bubbles and ejected from a plurality of nozzles.
  • the curing section 86 has a flattening device 90 (see FIG. 2) and an irradiation device 92 (see FIG. 2).
  • the flattening device 90 flattens the upper surface of the ultraviolet curable resin ejected by the inkjet head 300.
  • the surface of the ultraviolet curable resin is leveled and the surplus resin is scraped off with a roller or a blade. to make the thickness of the UV curable resin uniform.
  • the irradiation device 92 has a mercury lamp or an LED as a light source, and irradiates the discharged ultraviolet curable resin with ultraviolet rays. As a result, the discharged ultraviolet curable resin is cured to form a resin layer.
  • the control device 28 also includes a controller 110 and a plurality of drive circuits 112, as shown in FIG.
  • a plurality of drive circuits 112 are connected to the electromagnetic motors 38 , 56 , holding device 62 , lifting device 64 , inkjet head 200 , infrared irradiation device 78 , inkjet head 300 , flattening device 90 and irradiation device 92 .
  • the controller 110 includes a CPU, ROM, RAM, etc., is mainly a computer, and is connected to a plurality of drive circuits 112 . Accordingly, the controller 110 controls the operations of the conveying device 20 , the first modeling unit 22 , and the second modeling unit 24 .
  • the resin laminate is formed on the pallet placed on the base 60 of the table 52, and the wiring is formed on the upper surface of the resin laminate to form the circuit.
  • a substrate is formed.
  • FIG. 3 shows the configuration around the inkjet head 200 of the first printing unit 72 . 3 that are the same as those in FIG. 8 are given the same reference numerals.
  • an ink flow path 201 is provided inside the inkjet head 200 .
  • a plurality of nozzles 202 for ejecting the ink in the ink channel 201 are formed on the bottom surface of the ink channel 201 .
  • Two first and second ends 201 a and 201 b of the ink channel 201 are connected to the head tank 210 via first and second opening/closing valves 281 and 282 .
  • the head tank 210 differs from the head tank 510 in FIG. 8 in that the interior of the head tank 210 is divided into two first and second chambers 211 and 212 .
  • the first chamber 211 is connected to the first end 201a of the ink channel 201 through a first open/close valve 281, and the second chamber 212 is connected to the ink channel through a second open/close valve 282.
  • 201 is connected to the second end 201b.
  • the first chamber 211 is connected to the ink tank 220 via a pipe 230, and a third open/close valve 283 is provided at the end of the pipe 230 on the first chamber 211 side.
  • a first pressure line 271 for applying pressure is connected to the first chamber 211 .
  • a second pressure line 272 for applying pressure is connected to the second chamber 212 .
  • a first switching valve 260 for switching the pressure applied to the first chamber 211 via the first pressure line 271 is connected to the end of the first pressure line 271 opposite to the first chamber 211 . ing.
  • the input side of the first switching valve 260 is connected to a third switching valve 264 via a third pressure line 273 and to a fourth switching valve 266 via a fourth pressure line 274. It is A high negative pressure generated by the vacuum pump 242 and the first pressure regulator 254 is input to the input side of the third switching valve 264, and the vacuum pump 242 and the second pressure regulator 252 The generated low negative pressure is input.
  • the input side of the fourth switching valve 266 receives the positive pressure generated by the positive pressure pump 240 and the third pressure regulator 250 as well as the atmospheric pressure. Therefore, in the first room 211, the first, third, and fourth switching valves 260, 264, and 266 are appropriately switched and controlled to select one of high negative pressure, low negative pressure, positive pressure, and atmospheric pressure. Either can be applied.
  • a second switching valve 262 for switching the pressure applied to the second chamber 212 via the second pressure line 272 is connected to the end of the second pressure line 272 opposite to the second chamber 212 . ing. Similarly to the input side of the first switching valve 260, the input side of the second switching valve 262 is also connected to the third switching valve 264 through the third pressure line 273. A fourth switching valve 266 is connected via a pressure line 274 of . Therefore, the second chamber 212 is provided with one of high negative pressure, low negative pressure, positive pressure and atmospheric pressure by appropriately switching and controlling the second to fourth switching valves 262, 264 and 266. can be applied.
  • FIG. 4 shows the process of supplying ink to the head tank 210 executed by the control device 28, particularly the controller 110.
  • the controller 110 first controls the first open/close valve 281 to be closed.
  • the controller 110 controls the third on-off valve 283 to open, and the high negative pressure generated by the vacuum pump 242 and the first pressure regulator 254 is supplied to the first pressure line 271 to
  • the first and third switching valves 260 and 264 are controlled so that a high negative pressure is applied to the first chamber 211 of the head tank 210 .
  • a high negative pressure is applied to the first chamber 211 , so the ink C stored in the ink tank 220 flows into the first chamber 211 through the pipe 230 .
  • the arrow A1 pointing from the end of the pipe 230 on the side of the first chamber 211 to the first chamber 211 indicates how the ink C flows into the first chamber 211 .
  • An arrow A2 in the direction from the first chamber 211 to the vacuum pump 242 indicates how high negative pressure is applied to the first chamber 211.
  • FIG. Further, the double-headed arrow A3 between the second room 212 and the outside atmospheric pressure indicates that the second room 212 is under atmospheric pressure.
  • the second open/close valve 282 is controlled to be closed, and the second chamber 212 does nothing when supplying the ink C to the first chamber 211.
  • a positive pressure may be applied to the room 212 instead of the atmospheric pressure, but the positive pressure pump 240 must be operated in order to apply the positive pressure. I'm trying to
  • the pump 520 (see FIG. 8) required in the conventional configuration is not required. Therefore, the manufacturing cost of the entire three-dimensional printing apparatus 10 can be reduced. Also, the vacuum pump 242 that generates a high negative pressure is an essential component of the three-dimensional printing apparatus 10 in order to perform other functions, as will be described later with reference to FIGS. is not provided in the three-dimensional printing apparatus 10 only to supply the ink C to the head tank 210 . However, in this embodiment, the first pressure regulator 254 is added to generate a high negative pressure, but the cost of adding the first pressure regulator 254 is less than the cost of adding the pump 520. Therefore, the effect of reducing the manufacturing cost by eliminating the pump 520 is extremely high.
  • FIG. 5 shows how ink C stored in the first chamber 211 of the head tank 210 is filled into the ink channel 201 while the ink channel 201 of the inkjet head 200 is empty. .
  • the third open/close valve 283 is first controlled to be closed.
  • the first and second opening/closing valves 281 and 282 are both controlled to open, and the positive pressure generated by the positive pressure pump 240 and the third pressure regulator 250 is supplied to the first pressure line 271.
  • the first switching valve 260 is controlled so that positive pressure is applied to the head tank 510 .
  • a positive pressure is applied to the surface of the ink C in the head tank 510, and the ink C flows into the ink channel 201 from the first and second ends 201a and 201b of the ink channel 201.
  • the ink C flows into the ink channel 201 from a state in which there is no ink C, the air in the ink channel 201 is pushed out from the nozzle 202 by the ink C, and part of the air becomes bubbles in the process of being pushed out. rises in the ink C and remains in the ink C. Since air bubbles cause deterioration of print quality, even if the inside of the ink channel 201 is filled with the ink C, it is necessary to discharge the ink C from the nozzle 202 in order to remove the air bubbles from the inside of the ink channel 201. . The discharged ink C is wasted because it is not used for printing. As described above, in the above-described conventional configuration, when ink C is filled in the ink flow path 201, the ink C is wasted. In this embodiment, even in this case, the ink C is prevented from being wasted.
  • the controller 110 when the ink C is stored in the first chamber 211 of the head tank 210, the controller 110 first controls the third open/close valve 283 to close. Next, the controller 110 controls both the first and second opening/closing valves 281 and 282 to open state, and the low negative pressure generated by the vacuum pump 242 and the second pressure regulator 252 flows through the second pressure line. 272 to control the second and third switching valves 262 and 264 so that a low negative pressure is applied in the second chamber 212 of the head tank 210 . Further, the controller 110 operates the first and fourth switching valves 260 and 266 so that atmospheric pressure is supplied to the first pressure line 271 and applied to the first chamber 211 of the head tank 210 . Control.
  • the inside of the second chamber 212 becomes a low negative pressure, so that the ink C stored in the first chamber 211 flows from the first end 201a of the ink flow path 201 into the ink flow path 201. flow inside.
  • the controller 110 maintains the low negative pressure state of the second chamber 212 even when the ink channel 201 is filled with ink C, and the ink C flows from the second end 201b of the ink channel 201 to the second chamber 212 . to flow into the room 212 of
  • the air in the ink channel 201 is pushed out to the second chamber 212 by the ink C, but the air bubbles B remain in the ink C.
  • the bubble B rises in the ink C as described above, it bursts on the surface of the ink C stored in the second chamber 212 and disappears from the ink C.
  • the ink C can be filled into the ink flow path 201 without air bubbles.
  • the double arrow A4 between the first room 211 and the external atmospheric pressure indicates that the atmospheric pressure is being applied to the first room 211.
  • An arrow A5 in the direction from the second room 212 to the vacuum pump 242 indicates how a low negative pressure is applied to the second room 211 .
  • an arrow A6 in the direction from the first chamber 211 to the second chamber 212 indicates how the ink C flows from the first chamber 211 through the ink flow path 201 into the second chamber 212 . Note that when the ink C flows from the first chamber 211 through the ink flow path 201 into the second chamber 212 , the ink C is not supplied into the nozzle 202 . This is because the second chamber 212 has a negative pressure.
  • a low negative pressure is applied to the second chamber 212 of the head tank 210.
  • a high negative pressure may be applied. The difference between applying a low negative pressure and applying a high negative pressure is whether the speed at which the ink C is filled into the ink flow path 201 is slow or fast. This is because there is no change in the fact that the ink flow path 201 is filled.
  • FIG. 6 shows how the ink C is supplied to the nozzles 202 after the ink C is filled in the ink flow path 201 without air bubbles.
  • the controller 110 supplies the positive pressure generated by the positive pressure pump 240 and the third pressure regulator 250 to the first pressure line 271 from the control state of FIG.
  • the second and fourth switching valves 262 and 266 are controlled so that positive pressure is applied inside the first chamber 211 .
  • the controller 110 then causes the positive pressure generated by the positive pressure pump 240 and the third pressure regulator 250 to be supplied to the second pressure line 272 to create positive pressure in the second chamber 212 of the head tank 210 .
  • Control the first and fourth switching valves 260, 266 to apply.
  • a positive pressure is applied to the surfaces of the ink C in the first and second chambers 211 and 212, and the ink C is pushed downward. be.
  • an arrow A7 in the direction from the positive pressure pump 240 to the first room 211 indicates that positive pressure is being applied to the first room 211.
  • An arrow A8 pointing in the direction from the positive pressure pump 240 to the second room 212 indicates how positive pressure is applied to the second room 212.
  • FIG. Further, an arrow A9 in the direction from the first and second chambers 211 and 212 toward the ink flow path 201 indicates how downward force is applied to the ink C.
  • a circle C1 projecting downward from the nozzle 202 indicates a state in which the nozzle 202 is filled with the ink C and a part of the ink C1 is dripping from the nozzle 202 .
  • FIG. 7 shows the transition from the control state of FIG. 6 to the printable state.
  • the controller 110 supplies the low negative pressure generated by the vacuum pump 242 and the second pressure regulator 252 to the first pressure line 271 from the control state of FIG.
  • the first and third switching valves 260 and 264 are controlled so that a low negative pressure is applied inside the first chamber 211 .
  • the controller 110 then causes the low vacuum generated by the vacuum pump 242 and the second pressure regulator 252 to be supplied to the second pressure line 272 to create a low vacuum in the second chamber 212 of the head tank 210 . is applied, the second and third switching valves 262 and 264 are controlled.
  • an arrow A10 in the direction from the first room 211 to the vacuum pump 242 indicates how a low negative pressure is applied to the first room 211.
  • An arrow A11 in the direction from the second room 212 to the vacuum pump 242 indicates how a low negative pressure is applied to the second room 212.
  • the three-dimensional printing apparatus 10 of this embodiment includes the inkjet head 200 that ejects ink, the head tank 210 that stores the ink to be supplied to the inkjet head 200, and the ink to be supplied to the head tank 210.
  • An ink tank 220 to be stored a pipe 230 connecting the head tank 210 and the ink tank 220, a vacuum pump 242 generating a high negative pressure, and a first pressure line 271 connecting the head tank 210 and the vacuum pump 242.
  • the high negative pressure generated by the vacuum pump 242 is applied to the head tank 210 via the first pressure line 271 when ink is supplied from the ink tank 220 to the inside of the head tank 210 via the pipe 230.
  • a controller 110 that controls so as to
  • the pump 520 which was required in the conventional configuration, is not required.
  • the manufacturing cost of the entire device 10 can be reduced.
  • the inkjet head 200 is an example of an "ejection head.”
  • a high negative pressure is an example of a "negative pressure.”
  • the vacuum pump 242 is an example of a “negative pressure generator”.
  • Controller 110 is an example of a “controller”.
  • the interior of the head tank 210 is divided into a first chamber 211 and a second chamber 212.
  • the first chamber 211 is connected to the ink tank 220 via a pipe 230 and a first pressure line. 271 to the vacuum pump 242, and to the first end 201a of the ink flow path 201 in the inkjet head 200 via the first open/close valve 281.
  • the first opening/closing valve 281 is controlled to be closed, and then the ink is supplied to the first chamber 211 of the head tank 210 through the first pressure line 271. Control to apply high negative pressure.
  • the first opening/closing valve 281 is an example of a "first opening/closing device".
  • the three-dimensional printing apparatus 10 further includes a first switching valve 260 to which a high negative pressure and an atmospheric pressure are input, switches between the input high negative pressure and the atmospheric pressure, and supplies the pressure to the first pressure line 271 .
  • the second chamber 212 is connected to the vacuum pump 242 via the second pressure line 272 and connected to the second end of the ink flow path 201 in the inkjet head 200 via the second open/close valve 282 .
  • the piping 230 is provided with a third opening/closing valve 283 for starting or stopping the supply of ink from the ink tank 220 to the first chamber 211 of the head tank 210.
  • the controller 110 controls the ink jet head When ink is supplied from the first chamber 211 in the head tank 210 into the ink flow path 201 of the head tank 210, the first switching valve 260 is operated so that atmospheric pressure is applied to the first chamber 211 in the head tank 210. and control to apply a high negative pressure to the second chamber 212 of the head tank 210 via the second pressure line 272 .
  • the first switching valve 260 is an example of a "first switching device”.
  • the second opening/closing valve 282 is an example of a "second opening/closing device”.
  • the three-dimensional printing apparatus 10 also receives a positive pressure pump 240 that generates a positive pressure, a high negative pressure and a positive pressure, and switches between the high negative pressure and the positive pressure that are input to the second pressure line 272 . and a second switching valve 262 that supplies to.
  • the inkjet head 200 has a plurality of nozzles 202 for ejecting the ink in the ink flow path 201 to the outside.
  • the generated positive pressure is input, and the controller 110 applies the positive pressure to the first chamber 211 of the head tank 210 when supplying the ink in the ink flow path 201 to the plurality of nozzles of the inkjet head 200 .
  • the second switching valve 262 is controlled so that the positive pressure is also applied to the second chamber 212 of the head tank 210 .
  • the ink filled in the ink flow path 201 can be supplied to a plurality of nozzles without bubbles.
  • the positive pressure pump 240 is an example of a "positive pressure generator”.
  • the three-dimensional printing apparatus 10 further includes a second pressure regulator 252 that changes the high negative pressure generated by the vacuum pump 242 to a low negative pressure.
  • a low negative pressure fluctuated by the second pressure regulator 252 is input to the first switching valve 260
  • a low negative pressure fluctuated by the second pressure regulator 252 is inputted to the second switching valve 262 .
  • the controller 110 controls the first switching valve 260 so that a low negative pressure is applied to the first chamber 211 of the head tank 210 when making the inkjet head 200 ready for printing.
  • the second switching valve 262 is controlled so that a low negative pressure is applied to the second chamber 212 of the tank 210 .
  • the low negative pressure is an example of a "predetermined negative pressure value”.
  • the second pressure regulator 252 is an example of a "variable device.”
  • the controller 110 supplies ink from the first chamber 211 in the head tank 210 into the ink flow path 201 of the inkjet head 200, instead of applying a high negative pressure to the second chamber 212 of the head tank 210, The second switching valve 262 is controlled so that a low negative pressure is applied.
  • the negative pressure applied to the second chamber 212 of the head tank 210 is a high negative pressure.
  • it since it can be used even at a low negative pressure, it becomes possible to design the three-dimensional printing apparatus 10 more flexibly.
  • the metal ink for forming the wiring is used as the metal-containing liquid, but various metal-containing liquids can be used as long as they contain fine metal particles. Specifically, for example, a conductive paste in which micrometer-sized metal fine particles are dispersed in a solvent can be employed as the metal-containing liquid.
  • the present invention is applied to the periphery of the inkjet head 200 of the first printing unit 72, but the present invention is not limited to this, and the periphery of the inkjet head 300 of the second printing unit 84 can also be applied to the periphery of the first printing unit. 72, the present invention may be applied to the periphery of the inkjet head 300 of the second printing unit 84.
  • FIG. 1 the periphery of the inkjet head 200 of the first printing unit 72, but the present invention is not limited to this, and the periphery of the inkjet head 300 of the second printing unit 84 can also be applied to the periphery of the first printing unit. 72, the present invention may be applied to the periphery of the inkjet head 300 of the second printing unit 84.
  • SYMBOLS 10 Three-dimensional printing apparatus, 72... 1st printing part, 84... 2nd printing part, 110... Controller, 201... Ink flow path, 201a... 1st end part, 201b... 2nd end part, 202... Nozzle , 211... first chamber, 212... second room, 200... inkjet head, 210... head tank, 220... ink tank, 230... piping, 240... positive pressure pump, 242... vacuum pump, 250...
  • Second pressure regulator 252 Second pressure regulator 254 First pressure regulator 260 First switching valve 262 Second switching valve 264 Third switching valve 266 Fourth switching valve , 271...first pressure line, 272...second pressure line, 281...first opening/closing valve, 282...second opening/closing valve, 283...third opening/closing valve, C...ink.

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Abstract

３次元印刷装置１０は、インクを吐出するインクジェットヘッド２００と、インクジェットヘッド２００に供給するインクを貯蔵するヘッドタンク２１０と、ヘッドタンク２１０内に供給するインクを貯蔵するインクタンク２２０と、ヘッドタンク２１０とインクタンク２２０とを接続する配管２３０と、高負圧を発生する真空ポンプ２４２と、ヘッドタンク２１０と真空ポンプ２４２とを接続する第１の圧力ライン２７１と、配管２３０を介してインクタンク２２０からヘッドタンク２１０内にインクを供給するときに、真空ポンプ２４２により発生された高負圧を、第１の圧力ライン２７１を介してヘッドタンク２１０に印加させるように制御するコントローラ１１０と、を備えている。

Description

３次元印刷装置
　本開示は、インクを吐出する吐出ヘッドからインクを吐出して、３次元印刷する技術に関するものである。
　特許文献１には、インクを吐出する吐出ヘッドを備え、吐出ヘッドには、吐出ヘッド内に供給するインクを貯留するインクカートリッジが着脱可能に接続される２つのインク流路を設け、少なくとも一方のインクカートリッジ内のインクが空になり、新たなインクカートリッジと交換するときに、吐出ヘッド内に気泡を入れずにインクカートリッジを交換できるようにしたインクカートリッジの交換方法が記載されている。
　図８は、特許文献１に記載の吐出ヘッドと異なり、吐出ヘッドであるインクジェットヘッド２００へのインクの供給をインクジェットヘッド２００と着脱不能なヘッドタンク５１０により行うようにした従来の吐出ヘッド周辺の構成を示している。図示例の構成では、ヘッドタンク５１０へのインクの供給を外部のインクタンク２２０からポンプ５２０により行うようにしている。
特開２０１７－１７０６３７号公報
　しかし、上記図８に記載の構成では、インクタンク２２０からヘッドタンク５１０へのインクの供給を専用のポンプ５２０を用いて行っているので、そのインクの供給を他の機能のために設けられた必須の構成を用いて行わせるようにすれば、専用のポンプ５２０は不要となり、これにより装置全体の製造コストを削減できる。
　本開示は、インクタンクからヘッドタンクへインクを供給するための専用のポンプを不要にして装置全体の製造コストを削減することが可能となる技術を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本開示の３次元印刷装置は、インクを吐出する吐出ヘッドと、吐出ヘッドに供給するインクを貯蔵するヘッドタンクと、ヘッドタンク内に供給するインクを貯蔵するインクタンクと、ヘッドタンクとインクタンクとを接続する配管と、負圧を発生する負圧発生装置と、ヘッドタンクと負圧発生装置とを接続する第１の圧力ラインと、配管を介してインクタンクからヘッドタンク内にインクを供給するときに、負圧発生装置により発生された負圧を、第１の圧力ラインを介してヘッドタンクに印加させるように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
　本開示によれば、インクタンクからヘッドタンクへインクを供給するための専用のポンプを不要にして装置全体の製造コストを削減することが可能となる。
本開示の一実施形態に係る３次元印刷装置の概略構成を示す図である。 図１の３次元印刷装置の制御装置を示すブロック図である。 図１の３次元印刷装置に含まれるインクジェットヘッド周辺の構成を示す図である。 ヘッドタンクへインクを供給する様子を示す図である。 吐出ヘッドへインクを供給する様子を示す図である。 吐出ヘッドのノズルへインクを供給する様子を示す図である。 吐出ヘッドが印刷可能状態になったときの様子を示す図である。 従来の吐出ヘッド周辺の構成を示す図である。
　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、本開示の一実施形態に係る３次元印刷装置１０の概略構成を示している。３次元印刷装置１０は、搬送装置２０と、第１造形ユニット２２と、第２造形ユニット２４と、制御装置２８（図２参照）とを備える。それら搬送装置２０と第１造形ユニット２２と第２造形ユニット２４とは、３次元印刷装置１０のベース２９の上に配置されている。ベース２９は、概して長方形状をなしており、以下の説明では、ベース２９の長手方向をＸ軸方向、ベース２９の短手方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方に直交する方向をＺ軸方向と称して説明する。なお、Ｚ軸方向は、鉛直方向と同じ方向である。
　搬送装置２０は、Ｘ軸スライド機構３０と、Ｙ軸スライド機構３２とを備えている。そのＸ軸スライド機構３０は、Ｘ軸スライドレール３４とＸ軸スライダ３６とを有している。Ｘ軸スライドレール３４は、Ｘ軸方向に延びるように、ベース２９の上に配設されている。Ｘ軸スライダ３６は、Ｘ軸スライドレール３４によって、Ｘ軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、Ｘ軸スライド機構３０は、電磁モータ３８（図２参照）を有しており、電磁モータ３８の駆動により、Ｘ軸スライダ３６がＸ軸方向の任意の位置に移動する。また、Ｙ軸スライド機構３２は、Ｙ軸スライドレール５０とテーブル５２とを有している。Ｙ軸スライドレール５０は、Ｙ軸方向に延びるように、ベース２９の上に配設されており、Ｘ軸方向に移動可能とされている。そして、Ｙ軸スライドレール５０の一端部が、Ｘ軸スライダ３６に連結されている。そのＹ軸スライドレール５０には、テーブル５２が、Ｙ軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、Ｙ軸スライド機構３２は、電磁モータ５６（図２参照）を有しており、電磁モータ５６の駆動により、テーブル５２がＹ軸方向の任意の位置に移動する。これにより、テーブル５２は、Ｘ軸スライド機構３０及びＹ軸スライド機構３２の駆動により、ベース２９上の任意の位置に移動する。
　テーブル５２は、基台６０と、保持装置６２と、昇降装置６４（図２参照）とを有している。基台６０は、平板状に形成され、上面にパレット（図示せず）が載置される。保持装置６２は、基台６０のＸ軸方向の両側部に設けられている。そして、基台６０に載置されたパレットのＸ軸方向の両縁部が、保持装置６２によって挟まれることで、パレットが固定的に保持される。また、昇降装置６４は、基台６０の下方に配設されており、基台６０を昇降させる。
　第１造形ユニット２２は、回路基板の配線を造形するユニットであり、第１印刷部７２と、焼成部７４とを有している。第１印刷部７２は、インクジェットヘッド２００（図２参照）を有しており、インクジェットヘッド２００が金属インクを線状に吐出する。金属インクは、ナノメートルサイズの金属、例えば、銀の微粒子が溶剤中に分散されたものである。なお、金属微粒子の表面は分散剤によりコーティングされており、溶剤中での凝集が防止されている。また、インクジェットヘッド２００は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式によって複数のノズルから金属インクを吐出する。
　焼成部７４は、赤外線照射装置７８（図２参照）を有している。赤外線照射装置７８は、吐出された金属インクに赤外線を照射する装置であり、赤外線が照射された金属インクは焼成し、配線が形成される。なお、金属インクの焼成とは、エネルギーを付与することによって、溶媒の気化や金属微粒子の保護膜、つまり、分散剤の分解等が行われ、金属微粒子が接触または融着をすることで、導電率が高くなる現象である。そして、金属インクが焼成することで、金属製の配線が形成される。なお、金属インクは以降、インクと略して言うこともある。
　また、第２造形ユニット２４は、回路基板の樹脂層を造形するユニットであり、第２印刷部８４と、硬化部８６とを有している。第２印刷部８４は、インクジェットヘッド３００（図２参照）を有しており、インクジェットヘッド３００は紫外線硬化樹脂を吐出する。紫外線硬化樹脂は、紫外線の照射により硬化する樹脂である。なお、インクジェットヘッド３００は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式でもよく、樹脂を加熱して気泡を発生させ複数のノズルから吐出するサーマル方式でもよい。
　硬化部８６は、平坦化装置９０（図２参照）と照射装置９２（図２参照）とを有している。平坦化装置９０は、インクジェットヘッド３００によって吐出された紫外線硬化樹脂の上面を平坦化するものであり、例えば、紫外線硬化樹脂の表面を均しながら余剰分の樹脂を、ローラもしくはブレードによって掻き取ることで、紫外線硬化樹脂の厚みを均一させる。また、照射装置９２は、光源として水銀ランプもしくはＬＥＤを備えており、吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、吐出された紫外線硬化樹脂が硬化し、樹脂層が形成される。
　また、制御装置２８は、図２に示すように、コントローラ１１０と、複数の駆動回路１１２とを備えている。複数の駆動回路１１２は、上記電磁モータ３８，５６、保持装置６２、昇降装置６４、インクジェットヘッド２００、赤外線照射装置７８、インクジェットヘッド３００、平坦化装置９０、照射装置９２に接続されている。コントローラ１１０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路１１２に接続されている。これにより、搬送装置２０、第１造形ユニット２２、第２造形ユニット２４の作動が、コントローラ１１０によって制御される。
　３次元印刷装置１０では、上述した構成によって、テーブル５２の基台６０に載置されたパレットの上に樹脂積層体が形成され、その樹脂積層体の上面に配線が形成されることで、回路基板が形成される。
　図３は、第１印刷部７２のインクジェットヘッド２００周辺の構成を示している。なお、図３の構成中、図８と同様の構成には同一符号を付している。
　図３に示すように、インクジェットヘッド２００内には、インク流路２０１が設けられている。インク流路２０１の底面には、インク流路２０１内のインクを吐出する複数のノズル２０２が形成されている。インク流路２０１の２つの第１及び第２の端部２０１ａ，２０１ｂは、第１及び第２の開閉バルブ２８１，２８２を介してヘッドタンク２１０と接続されている。
　ヘッドタンク２１０は、図８のヘッドタンク５１０と異なり、ヘッドタンク２１０内が２つの第１及び第２の部屋２１１，２１２に分割されている。そして、第１の部屋２１１が第１の開閉バルブ２８１を介してインク流路２０１の第１の端部２０１ａと接続され、第２の部屋２１２が第２の開閉バルブ２８２を介してインク流路２０１の第２の端部２０１ｂと接続されている。また、第１の部屋２１１は、配管２３０を介してインクタンク２２０と接続され、配管２３０の第１の部屋２１１側の端部には、第３の開閉バルブ２８３が設けられている。さらに、第１の部屋２１１には、圧力を印加するための第１の圧力ライン２７１が接続されている。一方、第２の部屋２１２には、圧力を印加するための第２の圧力ライン２７２が接続されている。
　第１の圧力ライン２７１の第１の部屋２１１と反対側の端部には、第１の圧力ライン２７１を介して第１の部屋２１１に印加する圧力を切り替える第１の切替バルブ２６０が接続されている。第１の切替バルブ２６０の入力側には、第３の圧力ライン２７３を介して第３の切替バルブ２６４が接続されるとともに、第４の圧力ライン２７４を介して第４の切替バルブ２６６が接続されている。そして、第３の切替バルブ２６４の入力側には、真空ポンプ２４２と第１の圧力レギュレータ２５４とにより生成された高負圧が入力されるとともに、真空ポンプ２４２と第２の圧力レギュレータ２５２とにより生成された低負圧が入力される。さらに、第４の切替バルブ２６６の入力側には、正圧ポンプ２４０と第３の圧力レギュレータ２５０とにより生成された正圧が入力されるとともに、大気圧が入力される。したがって、第１の部屋２１１には、第１、第３及び第４の切替バルブ２６０，２６４，２６６を適宜切替制御することにより、高負圧、低負圧、正圧及び大気圧のうちのいずれかを印加することができる。
　第２の圧力ライン２７２の第２の部屋２１２と反対側の端部には、第２の圧力ライン２７２を介して第２の部屋２１２に印加する圧力を切り替える第２の切替バルブ２６２が接続されている。そして、第２の切替バルブ２６２の入力側にも、第１の切替バルブ２６０の入力側と同様に、第３の圧力ライン２７３を介して第３の切替バルブ２６４が接続されるとともに、第４の圧力ライン２７４を介して第４の切替バルブ２６６が接続されている。したがって、第２の部屋２１２には、第２～第４の切替バルブ２６２，２６４，２６６を適宜切替制御することにより、高負圧、低負圧、正圧及び大気圧のうちのいずれかを印加することができる。
　以上のように構成された３次元印刷装置１０が実行する制御処理を、図４～図７に基づいて詳細に説明する。
　図４は、制御装置２８、特にコントローラ１１０が実行するヘッドタンク２１０へのインク供給処理の様子を示している。インクタンク２２０に貯留されているインクＣをヘッドタンク２１０へ供給する場合、まずコントローラ１１０は、第１の開閉バルブ２８１を閉状態に制御する。次にコントローラ１１０は、第３の開閉バルブ２８３を開状態に制御するとともに、真空ポンプ２４２と第１の圧力レギュレータ２５４とにより生成された高負圧が第１の圧力ライン２７１に供給されて、ヘッドタンク２１０の第１の部屋２１１に高負圧が印加されるように第１及び第３の切替バルブ２６０，２６４を制御する。これにより、第１の部屋２１１には高負圧が印加されるので、インクタンク２２０に貯留されているインクＣが配管２３０を経て第１の部屋２１１に流入する。
　なお、図４において、配管２３０の第１の部屋２１１側の端部から第１の部屋２１１に向かう方向の矢印Ａ１は、インクＣが第１の部屋２１１に流入する様子を示している。また、第１の部屋２１１から真空ポンプ２４２に向かう方向の矢印Ａ２は、第１の部屋２１１に高負圧が印加されている様子を示している。さらに、第２の部屋２１２と外部の大気圧との間の両方向の矢印Ａ３は、第２の部屋２１２に大気圧が印加されている様子を示している。しかしこのとき、第２の開閉バルブ２８２は閉状態に制御されており、また、第２の部屋２１２は、第１の部屋２１１にインクＣを供給するときに何の働きもしないので、第２の部屋２１２に大気圧ではなく正圧が印加されてもよいが、正圧を印加させるには正圧ポンプ２４０を作動させなければならず、電力が無駄に消費されるため大気圧が印加されるようにしている。
　このように３次元印刷装置１０では、ヘッドタンク２１０の第１の部屋２１１にインクタンク２２０からインクＣを供給する場合、従来の構成では必要であったポンプ５２０（図８参照）が不要となるので、３次元印刷装置１０全体の製造コストを削減することができる。また、高負圧を発生させる真空ポンプ２４２は、図５～図７を用いて後述するように、他の機能を営ませるために３次元印刷装置１０に必須の構成であるので、真空ポンプ２４２は、ヘッドタンク２１０にインクＣを供給するためだけに３次元印刷装置１０に設けたものではない。ただし本実施形態では、高負圧を生成するために第１の圧力レギュレータ２５４を追加しているが、第１の圧力レギュレータ２５４を追加するコストは、ポンプ５２０を追加するコストに比べて低廉であるので、ポンプ５２０を削除することによる製造コストの低減効果は極めて高い。
　図５は、インクジェットヘッド２００のインク流路２０１内にインクが空の状態で、ヘッドタンク２１０の第１の部屋２１１に貯留されているインクＣをインク流路２０１に充填する様子を示している。このインクＣをインク流路２０１に充填する処理を説明する前に、上記図８の従来の構成で、ヘッドタンク５１０に貯留されているインクＣをインク流路２０１に充填する処理を説明する。
　図８において、インクＣがヘッドタンク５１０内に貯留されると、まず第３の開閉バルブ２８３を閉状態に制御する。次に第１及び第２の開閉バルブ２８１，２８２をともに開状態に制御するとともに、正圧ポンプ２４０と第３の圧力レギュレータ２５０とにより生成された正圧が第１の圧力ライン２７１に供給されて、ヘッドタンク５１０内に正圧が印加されるように第１の切替バルブ２６０を制御する。これにより、ヘッドタンク５１０内のインクＣの表面に正圧が印加され、インク流路２０１の第１及び第２の端部２０１ａ，２０１ｂからインクＣがインク流路２０１内に流入する。
　インク流路２０１内にはインクＣが無い状態からインクＣが流入するので、インク流路２０１内の空気はインクＣによりノズル２０２から押し出されるが、押し出される過程で一部の空気は気泡となってインクＣ内を上昇しインクＣ内に残存する。気泡は印刷品質を低下させる原因となるので、インク流路２０１内がインクＣで満たされたとしても、インク流路２０１内から気泡を除去するためにノズル２０２からインクＣを排出させる必要がある。この排出させたインクＣは、印刷に使われないため無駄になる。このように上記従来の構成では、インク流路２０１内にインクＣを充填する場合、インクＣが無駄に消費されていた。本実施形態では、この場合でもインクＣの無駄が生じないようにしている。
　図５において、インクＣがヘッドタンク２１０の第１の部屋２１１内に貯留されると、まずコントローラ１１０は、第３の開閉バルブ２８３を閉状態に制御する。次にコントローラ１１０は、第１及び第２の開閉バルブ２８１，２８２をともに開状態に制御するとともに、真空ポンプ２４２と第２の圧力レギュレータ２５２とにより生成された低負圧が第２の圧力ライン２７２に供給されて、ヘッドタンク２１０の第２の部屋２１２内に低負圧が印加されるように第２及び第３の切替バルブ２６２，２６４を制御する。さらに、コントローラ１１０は、大気圧が第１の圧力ライン２７１に供給されて、ヘッドタンク２１０の第１の部屋２１１に大気圧が印加されるように第１及び第４の切替バルブ２６０，２６６を制御する。このようにして、第２の部屋２１２内が低負圧になることで、第１の部屋２１１に貯留されているインクＣが、インク流路２０１の第１の端部２０１ａからインク流路２０１内に流入する。そして、コントローラ１１０は、インク流路２０１内がインクＣで満たされても第２の部屋２１２の低負圧状態を継続させ、インクＣがインク流路２０１の第２の端部２０１ｂから第２の部屋２１２に流入するようにする。インク流路２０１内の空気は、インクＣにより第２の部屋２１２に押し出されるが、インクＣ内に気泡Ｂが残存する。しかし、気泡Ｂは、上述のようにインクＣ内を上昇するので、第２の部屋２１２に貯留されたインクＣの液面で弾け、インクＣ内から消滅する。このように３次元印刷装置１０では、インクＣを気泡の無い状態でインク流路２０１に充填させることができる。
　なお、図５において、第１の部屋２１１と外部の大気圧との間の両方向の矢印Ａ４は、第１の部屋２１１に大気圧が印加されている様子を示している。また、第２の部屋２１２から真空ポンプ２４２に向かう方向の矢印Ａ５は、第２の部屋２１１に低負圧が印加されている様子を示している。さらに、第１の部屋２１１から第２の部屋２１２に向かう方向の矢印Ａ６は、インクＣが第１の部屋２１１からインク流路２０１を経て第２の部屋２１２に流入する様子を示している。なお、インクＣが第１の部屋２１１からインク流路２０１を経て第２の部屋２１２に流入しているときには、インクＣはノズル２０２内に供給されない。これは、第２の部屋２１２が負圧になっているからである。
　なお、図５では、ヘッドタンク５１０に貯留されているインクＣをインク流路２０１に充填する場合、ヘッドタンク２１０の第２の部屋２１２に低負圧を印加するようにしたが、これに限らず、高負圧を印加するようにしてもよい。低負圧を印加するか、高負圧を印加するかの違いは、インクＣをインク流路２０１に充填する速度が遅いか速いかであり、いずれの負圧を用いても、インクＣがインク流路２０１に充填されることに変わりは無いからである。
　図６は、インクＣを気泡の無い状態でインク流路２０１に充填させた後、そのインクＣをノズル２０２に供給する様子を示している。図６において、まずコントローラ１１０は、図５の制御状態から、正圧ポンプ２４０と第３の圧力レギュレータ２５０とにより生成された正圧が第１の圧力ライン２７１に供給されて、ヘッドタンク２１０の第１の部屋２１１内に正圧が印加されるように第２及び第４の切替バルブ２６２，２６６を制御する。次にコントローラ１１０は、正圧ポンプ２４０と第３の圧力レギュレータ２５０とにより生成された正圧が第２の圧力ライン２７２に供給されて、ヘッドタンク２１０の第２の部屋２１２内に正圧が印加されるように第１及び第４の切替バルブ２６０，２６６を制御する。これにより、第１及び第２の部屋２１１，２１２のインクＣの表面には正圧が印加され、インクＣは下方に押されるので、インク流路２０１内のインクＣはノズル２０２内に供給される。
　なお、図６において、正圧ポンプ２４０から第１の部屋２１１に向かう方向の矢印Ａ７は、第１の部屋２１１に正圧が印加されている様子を示している。また、正圧ポンプ２４０から第２の部屋２１２に向かう方向の矢印Ａ８は、第２の部屋２１２に正圧が印加されている様子を示している。さらに、第１及び第２の部屋２１１，２１２からそれぞれインク流路２０１に向かう方向の矢印Ａ９は、インクＣに下方の力が加わっている様子を示している。また、ノズル２０２から下方に出ている円Ｃ１は、ノズル２０２にインクＣが満たされ、一部のインクＣ１がノズル２０２から滴っている状態を示している。
　図７は、図６の制御状態から印刷可能状態に遷移したときの様子を示している。図７において、まずコントローラ１１０は、図６の制御状態から、真空ポンプ２４２と第２の圧力レギュレータ２５２とにより生成された低負圧が第１の圧力ライン２７１に供給されて、ヘッドタンク２１０の第１の部屋２１１内に低負圧が印加されるように第１及び第３の切替バルブ２６０，２６４を制御する。次にコントローラ１１０は、真空ポンプ２４２と第２の圧力レギュレータ２５２とにより生成された低負圧が第２の圧力ライン２７２に供給されて、ヘッドタンク２１０の第２の部屋２１２内に低負圧が印加されるように第２及び第３の切替バルブ２６２，２６４を制御する。これにより、第１及び第２の部屋２１１，２１２のインクＣの表面には低負圧が印加され、インクＣは上方に引かれるので、インクＣに加わる上方向の力と重力とのバランスにより、ノズル２０２内に供給されたインクＣの外面がメニスカスとなって、印刷可能状態となる。
　なお、図７において、第１の部屋２１１から真空ポンプ２４２に向かう方向の矢印Ａ１０は、第１の部屋２１１に低負圧が印加されている様子を示している。また、第２の部屋２１２から真空ポンプ２４２に向かう方向の矢印Ａ１１は、第２の部屋２１２に低負圧が印加されている様子を示している。
　以上説明したように、本実施形態の３次元印刷装置１０は、インクを吐出するインクジェットヘッド２００と、インクジェットヘッド２００に供給するインクを貯蔵するヘッドタンク２１０と、ヘッドタンク２１０内に供給するインクを貯蔵するインクタンク２２０と、ヘッドタンク２１０とインクタンク２２０とを接続する配管２３０と、高負圧を発生する真空ポンプ２４２と、ヘッドタンク２１０と真空ポンプ２４２とを接続する第１の圧力ライン２７１と、配管２３０を介してインクタンク２２０からヘッドタンク２１０内にインクを供給するときに、真空ポンプ２４２により発生された高負圧を、第１の圧力ライン２７１を介してヘッドタンク２１０に印加させるように制御するコントローラ１１０と、を備えている。
　このように、本実施形態の３次元印刷装置１０では、インクタンク２２０からヘッドタンク２１０内にインクを供給するときに、従来の構成では必要であったポンプ５２０が不要となるので、３次元印刷装置１０全体の製造コストを削減することができる。
　ちなみに、本実施形態において、インクジェットヘッド２００は、「吐出ヘッド」の一例である。高負圧は、「負圧」の一例である。真空ポンプ２４２は、「負圧発生装置」の一例である。コントローラ１１０は、「制御部」の一例である。
　また、ヘッドタンク２１０内は、第１の部屋２１１と第２の部屋２１２とに分割され、第１の部屋２１１は、配管２３０を介してインクタンク２２０と接続されるとともに、第１の圧力ライン２７１を介して真空ポンプ２４２と接続され、さらに第１の開閉バルブ２８１を介してインクジェットヘッド２００内のインク流路２０１の第１の端部２０１ａと接続され、コントローラ１１０は、インクタンク２２０からヘッドタンク２１０内の第１の部屋２１１にインクを供給するときには、第１の開閉バルブ２８１を閉状態に制御してから、第１の圧力ライン２７１を介してヘッドタンク２１０の第１の部屋２１１に高負圧を印加させるように制御する。
　これにより、ヘッドタンク２１０内を第１の部屋２１１と第２の部屋２１２とに分割した場合でも、インクタンク２２０からヘッドタンク２１０内の第１の部屋２１１にインクを供給するときに、従来の構成では必要であったポンプ５２０が不要となるので、３次元印刷装置１０全体の製造コストを削減することができる。ちなみに、第１の開閉バルブ２８１は、「第１の開閉装置」の一例である。
　また、３次元印刷装置１０は、高負圧と大気圧とが入力され、入力された高負圧と大気圧とを切り替えて第１の圧力ライン２７１に供給する第１の切替バルブ２６０をさらに備えている。そして、第２の部屋２１２は、第２の圧力ライン２７２を介して真空ポンプ２４２と接続されるとともに、第２の開閉バルブ２８２を介してインクジェットヘッド２００内のインク流路２０１の第２の端部と接続され、配管２３０には、インクタンク２２０からのヘッドタンク２１０の第１の部屋２１１へのインクの供給を開始又は停止する第３の開閉バルブ２８３が設けられ、コントローラ１１０は、インクジェットヘッド２００のインク流路２０１内にヘッドタンク２１０内の第１の部屋２１１からインクを供給するときには、ヘッドタンク２１０内の第１の部屋２１１に大気圧が印加されるように第１の切替バルブ２６０を制御するとともに、第２の圧力ライン２７２を介してヘッドタンク２１０の第２の部屋２１２に高負圧を印加させるように制御する。
　これにより、インクジェットヘッド２００からインクを無駄に排出せずに、インクを気泡の無い状態でインク流路２０１に充填させることができる。ちなみに、第１の切替バルブ２６０は、「第１の切替装置」の一例である。第２の開閉バルブ２８２は、「第２の開閉装置」の一例である。
　また、３次元印刷装置１０は、正圧を発生する正圧ポンプ２４０と、高負圧と正圧とが入力され、入力された高負圧と正圧とを切り替えて第２の圧力ライン２７２に供給する第２の切替バルブ２６２と、をさらに備えている。そして、インクジェットヘッド２００は、インク流路２０１内のインクを外部に吐出する複数のノズル２０２を有し、第１の切替バルブ２６０には、高負圧及び大気圧に加え、正圧ポンプ２４０により発生された正圧が入力され、コントローラ１１０は、インクジェットヘッド２００の複数のノズルにインク流路２０１内のインクを供給するときには、ヘッドタンク２１０の第１の部屋２１１に正圧が印加されるように第１の切替バルブ２６０を制御するとともに、ヘッドタンク２１０の第２の部屋２１２にも正圧が印加されるように第２の切替バルブ２６２を制御する。
　これにより、気泡の無い状態でインク流路２０１に充填させたインクを複数のノズルに供給することができる。ちなみに、正圧ポンプ２４０は、「正圧発生装置」の一例である。
　また、３次元印刷装置１０は、真空ポンプ２４２が発生した高負圧を低負圧に変動させる第２の圧力レギュレータ２５２をさらに備えている。そして、第１の切替バルブ２６０には、第２の圧力レギュレータ２５２により変動された低負圧が入力され、第２の切替バルブ２６２には、第２の圧力レギュレータ２５２により変動された低負圧が入力され、コントローラ１１０は、インクジェットヘッド２００を印刷可能状態にするときには、ヘッドタンク２１０の第１の部屋２１１に低負圧が印加されるように第１の切替バルブ２６０を制御するとともに、ヘッドタンク２１０の第２の部屋２１２に低負圧が印加されるように第２の切替バルブ２６２を制御する。
　これにより、複数のノズルに気泡の無い状態で供給したインクを用いて印刷することが可能となる。ちなみに、低負圧は、「所定の負圧値」の一例である。第２の圧力レギュレータ２５２は、「変動装置」の一例である。
　また、コントローラ１１０は、インクジェットヘッド２００のインク流路２０１内にヘッドタンク２１０内の第１の部屋２１１からインクを供給するときには、ヘッドタンク２１０の第２の部屋２１２に高負圧に代えて、低負圧が印加されるように第２の切替バルブ２６２を制御する。
　これにより、インクジェットヘッド２００のインク流路２０１内にヘッドタンク２１０内の第１の部屋２１１からインクを供給するときに、ヘッドタンク２１０の第２の部屋２１２に印加する負圧として、高負圧でも低負圧でも使用することができるので、３次元印刷装置１０をより柔軟に設計することが可能となる。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
　（１）上記実施形態では、配線を形成するための金属インクが金属含有液として採用されているが、金属微粒子を含有するものであれば、種々の金属含有液を採用することができる。具体的に、例えば、マイクロメートルサイズの金属微粒子が溶剤中に分散された導電性ペーストを、金属含有液として採用することができる。
　（２）上記実施形態では、インクタンク２２０に貯留されているインクＣをヘッドタンク２１０へ供給する場合、第１の部屋２１１に高負圧を印加するようにしたが、これに限らず、低負圧を印加するようにしてもよい。第１の部屋２１１に印加する負圧の値は、インクタンク２２０とヘッドタンク２１０との位置関係等により変動し、インクＣがインクタンク２２０からヘッドタンク２１０に流れ難いときには、第１の部屋２１１に高負圧を印加させる必要があるのに対して、インクＣがインクタンク２２０からヘッドタンク２１０に流れ易いときには、低負圧を印加させてもよいからである。
　（３）上記実施形態では、本発明を第１印刷部７２のインクジェットヘッド２００周辺に適用して説明したが、これに限らず、第２印刷部８４のインクジェットヘッド３００周辺も、第１印刷部７２のインクジェットヘッド２００周辺と同様に構成すればよいので、本発明を第２印刷部８４のインクジェットヘッド３００周辺に適用してもよい。
　１０…３次元印刷装置、７２…第１印刷部、８４…第２印刷部、１１０…コントローラ、２０１…インク流路、２０１ａ…第１の端部、２０１ｂ…第２の端部、２０２…ノズル、２１１…第１の部屋、２１２…第２の部屋、２００…インクジェットヘッド、２１０…ヘッドタンク、２２０…インクタンク、２３０…配管、２４０…正圧ポンプ、２４２…真空ポンプ、２５０…第３の圧力レギュレータ、２５２…第２の圧力レギュレータ、２５４…第１の圧力レギュレータ、２６０…第１の切替バルブ、２６２…第２の切替バルブ、２６４…第３の切替バルブ、２６６…第４の切替バルブ、２７１…第１の圧力ライン、２７２…第２の圧力ライン、２８１…第１の開閉バルブ、２８２…第２の開閉バルブ、２８３…第３の開閉バルブ、Ｃ…インク。

Claims (5)

  1. 　インクを吐出する吐出ヘッドと、
    　前記吐出ヘッドに供給するインクを貯蔵するヘッドタンクと、
    　前記ヘッドタンク内に供給するインクを貯蔵するインクタンクと、
    　前記ヘッドタンクと前記インクタンクとを接続する配管と、
    　負圧を発生する負圧発生装置と、
    　前記ヘッドタンクと前記負圧発生装置とを接続する第１の圧力ラインと、
    　前記配管を介して前記インクタンクから前記ヘッドタンク内にインクを供給するときに、前記負圧発生装置により発生された負圧を、前記第１の圧力ラインを介して前記ヘッドタンクに印加させるように制御する制御部と、
    を備えた３次元印刷装置。
  2. 　前記ヘッドタンク内は、第１の部屋と第２の部屋とに分割され、
    　前記第１の部屋は、前記配管を介して前記インクタンクと接続されるとともに、前記第１の圧力ラインを介して前記負圧発生装置と接続され、さらに第１の開閉装置を介して前記吐出ヘッド内のインク流路の第１の端部と接続され、
    　前記制御部は、前記インクタンクから前記ヘッドタンク内の前記第１の部屋にインクを供給するときには、前記第１の開閉装置を閉状態に制御してから、前記第１の圧力ラインを介して前記ヘッドタンクの前記第１の部屋に前記負圧を印加させるように制御する、
    請求項１に記載の３次元印刷装置。
  3. 　前記負圧と大気圧とが入力され、入力された前記負圧と前記大気圧とを切り替えて前記第１の圧力ラインに供給する第１の切替装置
    をさらに備え、
    　前記第２の部屋は、第２の圧力ラインを介して前記負圧発生装置と接続されるとともに、第２の開閉装置を介して前記吐出ヘッド内の前記インク流路の第２の端部と接続され、
    　前記配管には、前記インクタンクからの前記ヘッドタンクの前記第１の部屋へのインクの供給を開始又は停止する第３の開閉装置が設けられ、
    　前記制御部は、前記吐出ヘッドの前記インク流路内に前記ヘッドタンク内の前記第１の部屋からインクを供給するときには、前記ヘッドタンク内の前記第１の部屋に前記大気圧が印加されるように前記第１の切替装置を制御するとともに、前記第２の圧力ラインを介して前記ヘッドタンクの前記第２の部屋に前記負圧を印加させるように制御する、
    請求項２に記載の３次元印刷装置。
  4. 　正圧を発生する正圧発生装置と、
    　前記負圧と前記正圧とが入力され、入力された前記負圧と前記正圧とを切り替えて前記第２の圧力ラインに供給する第２の切替装置と、
    をさらに備え、
    　前記吐出ヘッドは、前記インク流路内のインクを外部に吐出する複数のノズルを有し、
    　前記第１の切替装置には、前記負圧及び前記大気圧に加え、前記正圧発生装置により発生された前記正圧が入力され、
    　前記制御部は、前記吐出ヘッドの前記複数のノズルに前記インク流路内のインクを供給するときには、前記ヘッドタンクの前記第１の部屋に前記正圧が印加されるように前記第１の切替装置を制御するとともに、前記ヘッドタンクの前記第２の部屋にも前記正圧が印加されるように前記第２の切替装置を制御する、
    請求項３に記載の３次元印刷装置。
  5. 　前記負圧発生装置が発生した負圧を所定の負圧値に変動させる変動装置
    をさらに備え、
    　前記第１の切替装置には、前記変動装置により変動された前記所定の負圧値が入力され、
    　前記第２の切替装置には、前記変動装置により変動された前記所定の負圧値が入力され、
    　前記制御部は、前記吐出ヘッドを印刷可能状態にするときには、前記ヘッドタンクの前記第１の部屋に前記所定の負圧値が印加されるように前記第１の切替装置を制御するとともに、前記ヘッドタンクの前記第２の部屋に前記所定の負圧値が印加されるように前記第２の切替装置を制御する、
    請求項４に記載の３次元印刷装置。
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