３次元造形装置
【課題】 製造コストの増大を抑制しつつ、廃液タンク内の廃液が一定量を越えたことを確実に検知することができる３次元造形装置を提供する。
【解決手段】 廃液タンク１３Ｈ内の廃液の蓄積量を検出するための蓄積量検出センサと、一端が廃液タンク１３Ｈ内に配設され、他端がパージトレイ１１４に接続された廃液管と、パージトレイ１１４内の廃液を廃液タンク１３Ｈへ流入させる廃液ポンプ６０と、廃液ポンプ６０よりも廃液タンク１３Ｈ側において、廃液管内の圧力を測定する圧力センサと、廃液ポンプ６０の逆回転時における圧力センサの出力に基づいて、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管の一端に到達したことを検出する液面検出部４０８と、液面検出結果又は蓄積量検出センサの検出結果に基づいて、廃液タンク１３Ｈ内の廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定する廃棄要否判定部４１１により構成される。
【解決手段】 廃液タンク１３Ｈ内の廃液の蓄積量を検出するための蓄積量検出センサと、一端が廃液タンク１３Ｈ内に配設され、他端がパージトレイ１１４に接続された廃液管と、パージトレイ１１４内の廃液を廃液タンク１３Ｈへ流入させる廃液ポンプ６０と、廃液ポンプ６０よりも廃液タンク１３Ｈ側において、廃液管内の圧力を測定する圧力センサと、廃液ポンプ６０の逆回転時における圧力センサの出力に基づいて、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管の一端に到達したことを検出する液面検出部４０８と、液面検出結果又は蓄積量検出センサの検出結果に基づいて、廃液タンク１３Ｈ内の廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定する廃棄要否判定部４１１により構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元造形装置に係り、さらに詳しくは、造形材からなる造形材層を積層形成する３次元造形装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、積層造形法を用いて、立体造形物を簡易的に作製することが行われている。積層造形法は、造形対象物を多数の薄い層に分割した際の各層と同じ２次元形状の薄板を形成し、この薄板を積層して立体造形物を作製する造形方法であり、ラピッドプロトタイピングに用いられている。この様な積層造形法には、光造形法、粉末結合法、シート堆積法、樹脂押し出し法、インクジェット方式などがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
インクジェット方式の造形法は、インクジェットプリンタの技術を利用した造形法であり、インクの代わりに紫外線（ＵＶ）硬化樹脂などの光硬化性の造形材を用い、造形材をノズルから吐出させ、造形ステージ上に堆積させた造形材に光を照射して固化させる。この造形法では、造形材を吐出するための多数の吐出口が略直線状に配列された造形材ノズルを造形ステージと平行に２次元走査することによって、造形材からなるスライス層が形成され、スライス層を順に積層形成することによって立体造形物が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９０５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インクジェット方式の３次元造形装置には、使用済みの造形材からなる廃液を蓄積するための廃液タンクが設けられている。この廃液タンクには、造形中に回収された造形材や、定期的に行われるメンテナンス時にパージトレイ内に排出された造形材が収容される。通常、廃液タンクは、廃液の蓄積量が一定量を越えた時点で交換される。
【０００６】
従来の３次元造形装置は、例えば、廃液タンクの重さを測定するための重量センサを備え、廃液タンクの重さが一定値を越えたか否かにより、廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定している。また、液面の高さが一定レベルを越えたか否かを測定することができるフロートセンサを設けて、廃液タンク内の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定することにより、廃液タンクの溢れを未然に検知することも考えられる。しかし、これらのセンサは経時変化により、検出精度が極端に低下し、或いは、故障が生じることがあるため、廃液の蓄積量が一定量を越えても正しく検知されずに、廃液が廃液タンクから溢れ出てしまうという可能性があった。
【０００７】
そこで、異なる種類のセンサを２つ以上、例えば、重量センサに加え、別途、フロートセンサなどのセンサを設けることにより、一方のセンサに故障が生じたとしても、他方のセンサを用いて廃液タンクの溢れを未然に検知することが考えられる。しかしながら、タンク溢れを検知するためのセンサを２個以上別個に用意するのは、造形装置の製造コストが増大し、また、装置構成が複雑化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、製造コストの増大を抑制しつつ、廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを確実に検知することができる３次元造形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の本発明による３次元造形装置は、造形ステージ上に造形材ノズルから造形材を吐出させ、かつ、吐出された造形材を硬化させて所定の厚みを有する造形材の層を形成する動作を繰り返すことにより、当該造形材の層を積層して造形を行う３次元造形装置であって、上記造形材を吐出するための造形材吐出手段と、上記造形材を硬化させるための硬化手段と、上記造形材が流動可能な状態でこれを上面から回転しながら押圧して、当該造形材の余剰分を掻き取るためのローラー部と、上記造形材吐出手段、上記硬化手段及び上記ローラー部を支承するヘッドユニットと、上記ヘッドユニットを少なくとも主走査方向に往復走査させるためのヘッド駆動手段と、上記ヘッドユニットと上記造形ステージとの高さ方向の相対位置を移動させるための垂直駆動手段と、上記ヘッド駆動手段及び上記垂直駆動手段を制御するとともに、上記造形材吐出手段による上記造形材の吐出及び上記硬化手段による硬化を制御する造形制御手段と、上記ヘッドユニットの可動エリア内であって、かつ、上記造形ステージに隣接して設けられ、上記造形材吐出手段の目詰まりを防止するために上記造形材を強制的に吐出するパージ処理の際に、当該吐出された造形材を一時的に収容するパージトレイと、上記パージトレイに一時的に収容された廃液を蓄積するための廃液タンクと、上記廃液タンク内に蓄積された廃液の蓄積量を検出するための蓄積量検出センサと、一端が上記廃液タンク内に配設され、他端が上記パージトレイに接続された廃液管と、上記廃液管を介して、上記パージトレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる廃液ポンプと、上記廃液ポンプよりも上記廃液タンク側において、上記廃液管内の圧力を測定する圧力センサと、上記廃液ポンプを上記パージトレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる方向とは逆方向に動作させた際における上記圧力センサの出力に基づいて、上記廃液タンク内の液面が上記廃液管の一端に到達したことを検出する液面検出手段と、上記液面検出手段の検出結果又は上記蓄積量検出センサの検出結果に基づいて、上記廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定する蓄積量判定手段とを備えて構成される。
【００１０】
一般に、廃液管の一端が液面下にあって、廃液を吸引する場合と、廃液管の一端が液面上にあって、空気を吸引する場合とでは、廃液管内の圧力が大きく異なる。この様な原理を利用して、廃液タンク内の液面が廃液管の一端に到達したことを検出することにより、廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを確実に検知することができる。また、廃液タンク内の液面が廃液管の一端に到達したか否かによって、廃液タンク内の蓄積量が一定量を越えたか否かを検知することができ、別途タンク溢れを検知するためのセンサを設ける必要がなくなり、製造コストの増大を抑制することができる。
【００１１】
第２の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記廃液ポンプの正回転時に、上記圧力センサによって測定された上記廃液管内の圧力を正の第１判定閾値と比較する第１比較手段と、第１比較手段の比較結果に基づいて、上記廃液管の詰まりを検出する詰まり検出手段と、上記廃液ポンプの逆回転時に、上記圧力センサによって測定された上記廃液管内の圧力を負の第２判定閾値と比較する第２比較手段とを備え、上記液面検出手段が、第２比較手段の比較結果に基づいて、上記廃液タンク内の液面が上記廃液管の一端に到達したことを検出するように構成される。
【００１２】
この３次元造形装置では、廃液ポンプよりも廃液タンク側における廃液管内の圧力を測定することにより、廃液管の詰まり検出と、液面検出とを行っている。つまり、廃液管の詰まり検出用の圧力センサを用いて、廃液タンク内の液面が廃液管の一端に到達したことを検出している。このため、廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを検知するためのセンサを別個に用意する場合に比べて、製造コストの増大を抑制することができる。
【００１３】
第３の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記ローラー部で掻き取られた造形材からなる廃液を一時的に収容するローラードレイントレイを備え、上記廃液管が、上記廃液ポンプと上記圧力センサとの間に分岐部を備え、上記分岐部と上記パージトレイとを結ぶ第１廃液管と、上記分岐部と上記ローラードレイントレイとを結ぶ第２廃液管と、上記分岐部と上記廃液タンクとを結ぶ第３廃液管とからなり、上記廃液ポンプが、上記第１廃液管を介して、上記パージトレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる第１廃液ポンプと、上記第２廃液管を介して、上記ローラードレイントレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる第２廃液ポンプとからなるように構成される。
【００１４】
第４の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記第１廃液ポンプよりも上記パージトレイ側において、上記第１廃液管内の圧力を測定する第１圧力センサと、上記第２廃液ポンプよりも上記ローラードレイントレイ側において、上記第２廃液管内の圧力を測定する第２圧力センサとを備え、上記詰まり検出手段が、上記第１圧力センサの測定値に基づいて上記第１廃液ポンプ及び上記パージトレイ間の詰まりを検出し、上記第２圧力センサの測定値に基づいて上記第２廃液ポンプ及び上記ローラードレイントレイ間の詰まりを検出するように構成される。
【００１５】
第５の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記廃液ポンプが、逆回転時の回転速度が正回転時よりも速くなるように構成される。この様な構成によれば、廃液管の一端が液面下にある場合における廃液管内の圧力を廃液管の一端が液面上にある場合に比べて十分に低くすることができ、廃液タンク内の蓄積量が一定量を越えたか否かの検出精度を向上させることができる。
【００１６】
第６の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記蓄積量検出センサが、上記廃液タンクの重さを測定する重量センサであり、上記蓄積量判定手段が、上記液面検出手段の検出結果及び上記重量センサの出力に基づいて、上記廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定するように構成される。
【００１７】
この様な構成によれば、圧力センサ又は重量センサのいずれかに不具合が生じた場合であっても、廃液タンク内の蓄積量が一定量を越えたことを正しく検知することができ、検出精度を向上させることができる。
【００１８】
第７の本発明による３次元造形装置は、造形ステージ上に造形材ノズルから造形材を吐出させ、かつ、吐出された造形材を硬化させて所定の厚みを有する造形材の層を形成する動作を繰り返すことにより、当該造形材の層を積層して造形を行う３次元造形装置であって、上記造形材を吐出するための造形材吐出手段と、上記造形材を硬化させるための硬化手段と、上記造形材が流動可能な状態でこれを上面から回転しながら押圧して、当該造形材の余剰分を掻き取るためのローラー部と、上記造形材吐出手段、上記硬化手段及び上記ローラー部を支承するヘッドユニットと、上記ヘッドユニットを少なくとも主走査方向に往復走査させるためのヘッド駆動手段と、上記ヘッドユニットと上記造形ステージとの高さ方向の相対位置を移動させるための垂直駆動手段と、上記ヘッド駆動手段及び上記垂直駆動手段を制御するとともに、上記造形材吐出手段による上記造形材の吐出及び上記硬化手段による硬化を制御する造形制御手段と、上記ローラー部で掻き取られた造形材からなる廃液を一時的に収容するローラードレイントレイと、上記ローラードレイントレイに一時的に収容された廃液を蓄積するための廃液タンクと、上記廃液タンク内に蓄積された廃液の蓄積量を検出するための蓄積量検出センサと、一端が上記廃液タンク内に配設され、他端が上記ローラードレイントレイに接続された廃液管と、上記廃液管を介して、上記ローラードレイントレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる廃液ポンプと、上記廃液ポンプよりも上記廃液タンク側において、上記廃液管内の圧力を測定する圧力センサと、上記廃液ポンプを上記ローラードレイントレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる方向とは逆方向に動作させた際における上記圧力センサの出力に基づいて、上記廃液タンク内の液面が上記廃液管の一端に到達したことを検出する液面検出手段と、上記液面検出手段の検出結果又は上記蓄積量検出センサの検出結果に基づいて、上記廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定する蓄積量判定手段とを備えて構成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による３次元造形装置では、廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを確実に検知することができる。すなわち、仮に重量センサなどの廃液タンク内の蓄積量を検出するためのセンサに検出精度の低下や、故障が発生した場合であっても、廃液タンク内における廃液の蓄積量を検知することができるので、廃液タンクから廃液が溢れ出てしまうことを確実に防止することができる。
【００２０】
また、廃液管の詰まり検出用の圧力センサを用いて、廃液タンク内の液面が廃液管の一端に到達したことを検出することにより、廃液タンク内の蓄積量が一定量を越えたことを検知するためのセンサを別個に用意する場合に比べて、製造コストの増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態による３次元造形装置１０を含む造形システム１００の一構成例を示したシステム図である。
【図２】図１の３次元造形装置１０の一構成例を示した斜視図であり、作業空間１１０及びカートリッジ収容部１３０内の様子が示されている。
【図３】図２のヘッドユニット１１１の概略構成の一例を示した図であり、ヘッドユニット１１１をｘ，ｙ，ｚ方向から見た様子が示されている。
【図４】図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、造形ステージ１１２上に立体造形物が形成される様子が示されている。
【図５】図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、ｘ方向の主走査往路及び主走査復路の様子が示されている。
【図６】廃液を一時的に収容するパージトレイ１１４及びローラードレイントレイ３４３の構成例を示した図である。
【図７】パージトレイ１１４やローラードレイントレイ３４３内の廃液を廃液タンク１３Ｈへ流入するための廃液ポンプ６０の構成例を示した断面図である。
【図８】図２の廃液タンク１３Ｈの構成例を示した断面図であり、廃液タンク１３Ｈをｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面が示されている。
【図９】図２の３次元造形装置１０における動作の一例を示した図であり、造形処理中のモニター画面２１が示されている。
【図１０】パージトレイ１１４及びローラードレイントレイ３４３から廃液タンク１３Ｈまで廃液を移送する廃液移送経路の一例を示したブロック図である。
【図１１】廃液ポンプ６０ａを逆回転させた際に、圧力センサ９３により測定される圧力の変化を示した図である。
【図１２】図１の３次元造形装置１０内の機能構成の一例を示したブロック図である。
【図１３】図１２の３次元造形装置１０における造形処理時の動作の一例を示したフローチャートである。
【図１４】図１２の３次元造形装置１０における造形処理時の動作の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
まず、本発明による３次元造形装置が前提とするインクジェット方式の造形装置の概略構成について、図１〜図５を用いて説明する。
【００２３】
＜造形システム１００＞
図１は、本発明の実施の形態による３次元造形装置１０を含む造形システム１００の一構成例を示したシステム図である。この造形システム１００は、３次元造形装置１０と、ＬＡＮ（Local Area Network）１を介して３次元造形装置１０に接続された複数の造形依頼者端末２０により構成される。
【００２４】
３次元造形装置１０は、インクジェット方式の積層型造形機であり、所定のＵＶ硬化樹脂を造形材として用い、後述する造形ステージ上に造形材からなる造形材層を順に積層形成することによって所望の立体造形物を形成する。造形依頼者端末２０は、３次元造形用のアプリケーションプログラムがインストールされたＰＣ（パーソナルコンピュータ）であり、所望の立体造形物を作製するための造形データを生成する造形データ作成装置として機能する。
【００２５】
造形データは、造形対象物の３次元形状を示す形状情報と、形状情報以外の造形条件とからなる。造形データは、例えば、ＣＡＤデータに基づいて作成され、必要に応じて、３次元造形装置１０で用いられる積層データとして、各層単位でのデータに加工される。但し、層単位でのデータ加工は、３次元造形装置１０側で行われても良い。形状情報以外の造形条件とは、造形対象物に関わらず指定することが可能な造形情報のことであり、造形材の種類、造形材層の厚さ、走査速度などの造形パラメータと、造形ステージ上における造形対象物の配置態様を示す配置情報とからなる。
【００２６】
造形依頼者端末２０において作成された造形データは、３次元造形装置１０へ送信される。３次元造形装置１０では、ＬＡＮ１を介して造形依頼者端末２０から受信した複数の造形データが造形ジョブとして管理される。すなわち、造形ジョブは、造形データと、造形データに関連付けて保持される属性情報とからなる。この属性情報には、造形データの識別情報、造形データの送受信日時、造形依頼者の識別情報などが含まれる。造形依頼者端末２０は、この様な造形処理の依頼者が使用する端末装置である。
【００２７】
この３次元造形装置１０には、上部扉１１、操作表示部１２及び前面扉１３が設けられている。上部扉１１は、外部から後述する作業空間１１０へアクセスするのを規制し、また、造形材などが外部空間へ飛散するのを防止するための開閉可能な遮断扉であり、手前側を持ち上げることにより、作業空間１１０へアクセスすることができる。操作表示部１２は、例えば、タッチパネルからなり、ユーザによる操作を受け付け、また、動作状態や各種のエラーメッセージを画面表示する。前面扉１３は、造形材カートリッジなどを収容するカートリッジ収容部１３０用の開閉扉であり、上部を手前側へ移動させることにより、後述するカートリッジ収容部１３０へアクセスすることができる。
【００２８】
＜３次元造形装置１０＞
図２は、図１の３次元造形装置１０の一構成例を示した斜視図であり、作業空間１１０及びカートリッジ収容部１３０内の様子が示されている。図中には、上部扉１１及び前面扉１３を開扉した状態の３次元造形装置１０が示されている。
【００２９】
作業空間１１０は、造形材を吐出するヘッドユニット１１１を２次元走査させ、また、ヘッドユニット１１１から吐出した造形材を造形ステージ１１２上に堆積させるための空間であり、作業台としての天板１１６上に形成されている。この天板１１６には、ヘッドユニット１１１を主走査方向であるｘ方向に駆動させる際にヘッドユニット１１１をガイドする一対のｘ走査用係合溝１１３ａと、ヘッドユニット１１１を副走査方向であるｙ方向に駆動させる際にヘッドユニット１１１をガイドするｙ走査用ガイド機構１１３ｂと、パージトレイ１１４及び受光孔１１５が配置されている。なお、ヘッドユニット１１１は、一方のｘ走査用係合溝１１３ａに沿って作業台近傍に設けられる図示しない駆動手段によってｘ走査方向に往復動されるようになっている。
【００３０】
造形ステージ１１２は、水平で平坦な造形面を有し、造形面上に造形材を堆積させ、立体造形物を形成するための可動ステージであり、鉛直方向に移動させることができる。この造形ステージ１１２は、天板１１６の中央に配置されている。ヘッドユニット１１１は、図示しない駆動装置によって、造形ステージ１１２と平行に２次元走査される可動ユニットである。
【００３１】
この３次元造形装置１０では、鉛直方向をｚ方向とし、互いに直交する水平方向をｘｙ方向とすれば、ユーザから見て左右方向となるｘ方向を主走査方向とし、ユーザから見て前後方向となるｙ方向を副走査方向として、２次元走査が行われる。造形材は、主走査方向の走査時に吐出される。また、ヘッドユニット１１１は、上記２次元走査により、矩形エリア内の任意の位置に移動させることができ、当該矩形エリアが可動エリアとなる。
【００３２】
また、言い換えれば、ここでのｙ方向とは、後述するモデル材用ノズルユニット３２及びサポート材用ノズルユニット３１の各々が有する複数のオリフィス（後述する吐出口２）が配列した並び方向であり、ｘ方向は水平面内においてこのｙ方向と直交する方向である。
【００３３】
ｘ走査用係合溝１１３ａは、ヘッドユニット１１１を主走査方向へ走査する駆動装置と係合させるための溝であり、天板１１６の前端部及び後端部に形成されている。パージトレイ１１４は、ヘッドユニット１１１から排出された造形材を使用済み造形材として一時的に収容する容器であり、その様な使用済み造形材からなる造形材液が廃液として保持される。パージトレイ１１４は、ヘッドユニット１１１の可動エリア内であって、造形ステージ１１２よりも左側に配置されている。
【００３４】
３次元造形装置１０では、造形処理中において、定期的にパージ処理が行われる。パージ処理は、ヘッドユニット１１１を造形エリアとしての造形ステージ１１２上からパージトレイ１１４上に移動させ、ヘッドユニット１１１に搭載されている造形材ノズル３１２，３２２から造形材を強制的に吐出させることにより、造形材を吐出するための吐出口２や、吐出口２に造形材を供給するための造形材供給経路内に残留する残留物を除去するとともに、造形材ノズル３１２，３２２の表面に、図示しないゴム部材を当接させ、摺動させることにより、造形材ノズル表面を清掃する処理である。ここで、ノズルから吐出された造形材は、後述する廃液タンク１３Ｈに回収されるようになっている。
【００３５】
受光孔１１５は、造形材を硬化させるためのＵＶ光の照度を検出する照度センサ用の受光窓であり、天板１１６に形成された貫通孔からなる。この受光孔１１５は、造形ステージ１１２を挟んでパージトレイ１１４とは反対側に配置されている。また、具体的な動作としては、操作表示部１２に設けられるランプユニット３５の照度検査スイッチを押下し、ヘッドユニット１１１を駆動させることにより、自動的に受光孔１１５の真上に位置させ、ランプユニット３５を点灯させ、ＵＶ光の照度を、受光孔１１５の内部に設けられる照度センサにより検出させる。
【００３６】
カートリッジ収容部１３０内には、２つのモデル材カートリッジ１３Ｍと、２つのサポート材カートリッジ１３Ｓと、廃液タンク１３Ｈが収容されている。ヘッドユニット１１１から吐出される造形材には、造形対象物自体を構成するモデル材Ｍと、造形対象物のオーバーハング部分や孤立部分を支持し、最終的には除去されるサポート材Ｓとがある。
【００３７】
本実施例では、サポート材Ｓは、モデル材Ｍに比べ、サポート材Ｓを除去するための水に対する溶解性の高い材料が含まれている。なお、ここでのオーバーハング部分とは、造形物がｚ方向（つまり高さ方向）において下方に位置する造形部分よりｘ−ｙ平面で張り出した部分を意味し、言い換えれば、オーバーハング形状を有する造形物とは、既に成形されたモデル材のスライスが存在しない部分の上表面に新たなモデル材のスライスが成形される部分（オーバーハング部）を有する造形物である。
【００３８】
モデル材カートリッジ１３Ｍは、使用前のモデル材Ｍを収容する着脱式の造形材タンクである。サポート材カートリッジ１３Ｓは、使用前のサポート材Ｓを収容する着脱式の造形材タンクである。つまり、モデル材カートリッジ１３Ｍやサポート材カートリッジ１３Ｓには、ヘッドユニット１１１の造形材ノズル３１２，３２２から吐出させる前の造形材が収容される。
【００３９】
廃液タンク１３Ｈは、パージトレイ１１４や後述するヘッドユニット１１１内のローラードレイントレイ（後述）から回収された廃液を蓄積するための貯留容器であり、取り外して交換することができる。なお、廃液タンク１３Ｈには、内部に液面検出用のセンサや、廃液タンク１３Ｈ自体の重量を検出する重量センサなどを設けることにより、廃液タンク１３Ｈ内の廃液の程度を検出し、オペレータに通知する機能を搭載している。
【００４０】
カートリッジ収容部１３０内には、２個のモデル材カートリッジ１３Ｍと、２個のサポート材カートリッジ１３Ｓとが収容可能であり、両カートリッジを交互に使用することにより、造形処理を中断させることなく空になったカートリッジを交換することができる。
【００４１】
＜ヘッドユニット１１１＞
図３は、図２のヘッドユニット１１１の概略構成の一例を示した図であり、図中の（ａ）には、ヘッドユニット１１１をｙ方向（ヘッドユニット１１１の副走査方向）から見た様子が示され、（ｂ）には、ｘ方向（ヘッドユニット１１１の主走査方向）から見た様子が示され、（ｃ）には、ｚ方向から見た様子が示されている。
【００４２】
このヘッドユニット１１１は、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２、ｙ走査用ホルダユニット３３、ローラーユニット３４及びランプユニット３５により構成され、これらのユニット３１〜３５を一体的に保持している。ユニット３１〜３５は、この順に、ｘ方向に配列されている。
【００４３】
なお、ｘ軸方向に沿うサポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２、ローラーユニット３４及びランプユニット３５の配列の基本的な考え方は、以下の通りである。ヘッドユニット１１１の主走査方向の往路方向をベースに考えると、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２は、いずれか一方が他方の前方に位置すればよい。このようなノズルユニットのレイアウトに対して、ローラーユニット３４ならびにランプユニット３５は、ローラーの作用を往路で行いたい場合は、往路進行方向において、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２の後方にローラーユニット３４、ランプユニット３５の順で配置し、ローラーの作用を復路で行いたい場合は、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２の復路の進行方向において後方にローラーユニット３４、ランプユニット３５の順で配置すればよい。
【００４４】
また、上記実施例においては、ヘッドユニット１１１から新たな最上層となるための樹脂を吐出させた後、造形途中の未硬化状態の最上層の樹脂層に対して、ローラーユニット３４による余剰樹脂の掻き取りを行った後、ランプユニット３５によって少なくとも最上層の樹脂層に対する硬化のためのＵＶ光を照射する方法を採用した。
【００４５】
しかし、これ以外にも、ヘッドユニット１１１から新たな最上層となるための樹脂を吐出させた後、余剰樹脂層を含む最上層に対して、ランプユニット３５によって一旦光を照射した後、造形途中の未硬化状態の最上層の樹脂層に対して、ローラーユニット３４による余剰樹脂の掻き取りを行い、その後再度ランプユニット３５によって少なくとも最上層の樹脂層に対する硬化のためのＵＶ光を照射する方法もある。
【００４６】
この場合、ランプユニット３５は、ヘッドユニット１１１において、ｘ方向、つまりヘッドユニット１１１の主走査方向で、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２を挟む前後方向に一対のランプユニット３５を設けることにより、上述のような二度の照射を行うことができる。また、この場合、一度目の照射と二度目の照射を合わせて、最終的に所望する樹脂の硬化の程度を達成するようになるため、一度目の照射後の樹脂は硬化状態ではなく、まだその後のローラーユニット３４による掻き取り動作のために、流動可能な、半硬化状態である。このため、この場合においても、ローラーユニット３４による樹脂の掻き取り前の最上層の状態は、未硬化または流動可能な状態と表現することとする。
【００４７】
モデル材用ノズルユニット３２は、モデル材カートリッジ１３Ｍから供給されるモデル材Ｍを吐出するためのノズルユニットであり、モデル材Ｍを一時的に収容するリザーブタンク３２１と、造形ステージ１１２に対しモデル材Ｍを吐出する複数の吐出口２がｙ方向に配列された造形材ノズル３２２からなる。
【００４８】
サポート材用ノズルユニット３１は、サポート材カートリッジ１３Ｓから供給されるサポート材Ｓを吐出するためのノズルユニットであり、サポート材Ｓを一時的に収容するリザーブタンク３１１と、サポート材Ｓを吐出する複数の吐出口２がｙ方向に配列された造形材ノズル３１２からなる。
【００４９】
モデル材Ｍやサポート材Ｓは、造形材ノズル３２２ならびに３１２の各々に設けられる吐出口２ごとにノズルユニット内に設けられる圧電素子の振動を利用することにより、吐出口２から液滴となって射出される。吐出口２は一定ピッチでｙ方向において直線上に配置されている。
【００５０】
ヘッドユニット１１１は、造形材ノズル３１２，３２２から造形材を吐出させながらｘ方向に走査することにより、造形材ノズル３１２，３２２の各々に設けられる全ての吐出口２の配列長さに対応する所定幅の造形材層を１回の主走査によって造形ステージ１１２上に形成することができる。
【００５１】
ｙ走査用ホルダユニット３３は、ヘッドユニット１１１を副走査方向へ走査するために、ｘ走査用係合溝１１３間を結ぶ橋梁体に支持されている。このｙ走査用ホルダユニット３３が上記橋梁体に支持されるとともに、橋梁体上に設けられる図示しない駆動部により、橋梁体に設けられる図示しないｙ方向（ヘッドユニット１１１の副走査方向）に延びる軸に沿ってヘッドユニット１１１を駆動する構造となっている。なお、ヘッドユニット１１１のｙ方向（ヘッドユニット１１１の副走査方向）の駆動方式としては、ヘッドユニット１１１自体に駆動部を内蔵させ、上述した軸上を移動させるようにしてもよい。
【００５２】
ローラーユニット３４は、膜厚調整用ローラー３４１と、このローラー３４１を回転させる駆動部（図示せず）と、膜厚調整用ローラー３４１によって造形ステージ１１２上に形成される造形材層の最表面から掻き取られた造形材を使用済み造形材として一時的に収容するローラードレイントレイ（後述）からなる。
【００５３】
膜厚調整用ローラー３４１は、造形ステージ１１２上に吐出し堆積させた造形材膜の厚さを調整する。より詳細に説明すれば、膜厚調整用ローラー３４１は、造形材ノズル３１２，３２２から吐出された造形材にて形成された最表面層の一部を、ランプユニット３５にて硬化させる前に所定の厚みを掻き取ることにより、最表面層の厚みの最適化を図っている。また、膜厚調整用ローラー３４１は、造形材膜の表面を平坦化するためのローラーでもあり、ｙ方向の回転軸を中心として回転する。より詳細に説明すれば、膜厚調整用ローラー３４１が作用する際のヘッドユニット１１１の進行方向に対して、膜厚調整用ローラー３４１は、順方向に回転する。膜厚調整用ローラー３４１にて掻き取られ、上記ローラードレイントレイ内に収容された造形材は、使用済み造形材からなる廃液として廃液タンク１３Ｈへ送られる。
【００５４】
ランプユニット３５は、造形ステージ１１２上に吐出し堆積させた造形材膜にＵＶ光を照射するためのＵＶランプ３５１からなり、吐出口２の配列長さよりも幅が広い照射エリアを造形ステージ１１２上に形成することができる。
【００５５】
図３に示すランプユニット３５のレイアウトを採用した場合は、図の左から右にヘッドユニット１１１を移動させる、いわゆる主走査の往路においては、ランプユニット３５は、造形材ノズル３１２，３２２よりも先行した位置に配置されるため、往路に吐出した造形物の表面にＵＶ光を照射することがない。従って、点灯制御を容易化するため、常時点灯していてもよい。実際のＵＶ光の照射は、復路において、膜厚調整用ローラー３４１が造形物の最表面の厚みを適正化した後の最表面に対して行われることとなる。
【００５６】
なお、ここでのランプユニット３５は、ＵＶ光を照射する光源であれば、ＵＶ光照射用ランプに限る必要はなく、ＵＶ光を照射するＬＥＤ光源も含むものである。つまり、ＵＶ光などの樹脂硬化に必要な特定波長の光を照射する樹脂硬化用の光照射手段である。更に、光硬化型の樹脂に代えて、造形用樹脂として所定の温度によって硬化するような熱可塑性樹脂を採用するのであれば、本発明のランプユニット３５に代えて、樹脂硬化手段として、冷却または加熱手段を採用したり、場合によっては、不要な場合もある。
【００５７】
＜造形処理＞
図４は、図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、造形ステージ１１２上に立体造形物が形成される様子が示されている。図中には、立体造形物を造形中の３次元造形装置１０におけるヘッドユニット１１１及び造形ステージ１１２をｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面の様子が示されている。
【００５８】
モデル材Ｍ及びサポート材Ｓは、造形ステージ１１２に対し、主走査方向（ｘ方向）の走査中にヘッドユニット１１１から下方へ液滴３となって吐出される。主走査往路時に造形ステージ１１２上に吐出し堆積させたこれらの造形材からなる造形材層は、主走査復路において、膜厚調整用ローラー３４１により膜厚が調整され、ＵＶランプ３５１によるＵＶ光の照射によって硬化する。なお、上記の説明では、モデル材Ｍ及びサポート材Ｓの吐出を、主走査の往路方向にて行うと共に、ヘッドユニット１１１の主走査の復路において行っても良い。また、モデル材Ｍ及びサポート材Ｓの吐出を、ヘッドユニット１１１の主走査の復路単独で行ってもよい。
【００５９】
本実施の形態におけるモデル材Ｍ及びサポート材Ｓは、共にＵＶ硬化性の樹脂であり、同一のＵＶランプ３５１によりＵＶ光が照射されることにより硬化する。なお、３次元造形装置１０に使用可能な樹脂としては、光硬化性の樹脂の他に、熱を与えて硬化させる熱硬化性の樹脂や、自然冷却により硬化する熱可塑性樹脂を用いることもできる。
【００６０】
ヘッドユニット１１１のｙ方向の長さ（ヘッド幅）に対応する一定幅の帯状領域は、フィールドと呼ばれ、あるフィールドについて、造形材層の形成が完了すれば、ヘッドユニット１１１を副走査方向（ｙ方向）へ移動させ、隣接するフィールドに対する造形材層の形成が開始される。どの程度ヘッドユニット１１１を副走査方向（ｙ方向）へ移動させるかは、造形ステージ１１２上にて形成する造形物をどのような位置に配置させるかによって決定され、その決定は、造形依頼者端末２０における依頼者の入力に基づいて行われる。
【００６１】
ヘッドユニット１１１は、ｘ走査用係合溝１１３間をｙ方向に跨ぐ門型の橋梁体に支持され、一対のｘ走査用係合溝１１３に沿って主走査方向に走査される。なお、本実施の形態では、門型の橋梁体にヘッドユニット１１１を支持させ、一対のｘ走査用係合溝１１３に沿ってヘッドユニット１１１を主走査方向に移動させる構成としたが、ｘ走査用係合溝１１３を１本とし、ヘッドユニット１１１を片持ちで支持した状態で主走査方向に移動させる構成としても良い。
【００６２】
ヘッドユニット１１１に配設されたモデル材用ノズルユニット３２及びサポート材用ノズルユニット３１により造形可能なｙ方向の幅は造形ステージ１１２上の造形エリアに対して短いため、ヘッドユニット１１１を主走査方向へ往復移動させて１フィールド分の造形が完了すると、ヘッドユニット１１１を副走査方向（ｙ方向）に移動させて隣接するフィールドの造形が行われる。ユーザが設定した立体造形物が１フィールド内に収まる場合には、ヘッドユニット１１１の副走査方向への移動は行われない。なお、ヘッドユニット１１１による造形可能なｙ方向の幅が造形ステージ１１２上の造形エリアのｙ方向の幅よりも同一又は大きい場合には、ヘッドユニット１１１は副走査方向へ移動させながら造形する必要はなく、副走査方向への移動機構は不要となる。
【００６３】
造形ステージ１１２上には、上述したヘッドユニット１１１の主走査及び副走査によって造形材層がフィールドごとに形成され、立体造形物を構成する１つの樹脂層が形成される。この樹脂層は、スライス層と呼ばれ、あるｚ方向の位置でスライス層の形成が完了すれば、造形ステージ１１２をスライス層の厚さに相当する距離だけ下方向（ｚ方向）へ移動させ、次のスライス層の形成が開始される。
【００６４】
この３次元造形装置１０では、着脱可能な可搬プレート４１の上面が造形ステージ１１２であり、可搬プレート４１と、可搬プレート４１が載置されるプレート取付台４２とから、ｚ方向に移動可能なｚ移動ユニット４０が構成される。ｚ移動ユニット４０は、ｚ駆動装置４３によりｚ方向の位置が調整される。ｚ駆動装置４３は、ヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の高さ方向の相対位置を変化させる垂直駆動手段である。可搬プレート４１は、矩形状の金属板からなり、造形依頼者端末２０から指示した全ての造形が完了した時点で、立体造形物を載せたままの状態で、プレート取付台４２から取り外すことができる。プレート取付台４２には、可搬プレート４１を固定するための固定機構（図示せず）が設けられる。
【００６５】
立体造形物は、モデル材Ｍによって構成され、サポート材Ｓは、立体造形物のオーバーハング部分や孤立部分を支持し、最終的には所定の方法によって除去される。例えば、モデル材Ｍとして、水に対し不溶性又は難溶性の樹脂を用い、サポート材Ｓとして、易溶性の樹脂を用いれば、可搬プレート４１上に形成された造形物を取り出して水に浸すことにより、サポート材Ｓからなる造形材層だけを容易に除去することができる。また、言うまでもなく、造形物としてのモデル材Ｍからサポート材Ｓの除去は、従来通り、手を用いてモデル材Ｍからサポート材Ｓを外すようにしても良い。
【００６６】
この例では、可搬プレート４１上に形成された下地層ＳＳ上にモデル材Ｍ及びサポート材Ｓからなるスライス層を積層形成することによって所望の立体造形物が形成される。下地層ＳＳは、可搬プレート４１の傾きや表面の凹凸を吸収し、また、造形物を剥離し易くするサポート材Ｓからなる。さらに、この下地層ＳＳは、可搬プレート４１の傾きや表面の凹凸を吸収できるのであれば、造形依頼者端末２０における造形条件において、中実の構造以外に格子状などの中空構造を採用することにより、材料の使用量の低減を図ることもできる。
【００６７】
＜主走査＞
図５は、図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、図中の（ａ）には、ｘ方向の主走査往路の様子が示され、（ｂ）には、主走査復路の様子が示されている。主走査往路では、ｚ方向に関して造形ステージ１１２の位置がヘッドユニット１１１から離間した位置に固定され、モデル材Ｍやサポート材Ｓが造形材ノズル３１２，３２２から吐出される。造形ステージ１１２上には、これらの造形材からなる造形材層４が形成される。
【００６８】
なお、図５（ａ）に開示するヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の距離と、図５（ｂ）に開示するヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の距離とは明らかに異なるように示しているが、これは動作の内容をわかりやすく説明するためであり、実際は、図５（ａ）の状態でのヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の距離は２ｍｍ以下であり、図５（ｂ）におけるその距離は、図５（ａ）の状態から造形ステージ１１２をｚ方向で且つヘッドユニット１１１に近づくように１ｍｍ以下の距離を移動させるようになっている。
【００６９】
造形材層４の厚みはユーザが造形精度や造形速度の観点から決定することができる。つまり、ユーザが造形精度を優先することを選択すれば、造形材層４の厚みは設定可能な最小の厚み又はその近傍の厚みに設定し、造形速度を優先することを選択すれば、最低限の造形精度を維持した厚みに設定すればよい。このような選択は、造形依頼者端末２０において形状情報以外の造形条件として選択、設定することができるようになっている。
【００７０】
主走査復路の走査は、膜厚調整用ローラー３４１が造形材層４と接触する位置まで造形ステージ１１２を上方へ移動させた状態で行われる。この主走査復路では、主走査往路での造形材の吐出に加え、モデル材Ｍやサポート材Ｓが造形材ノズル３１２，３２２から吐出させることも可能であり、主走査往路や復路で吐出し堆積させた造形材層４の上層部が膜厚調整用ローラー３４１によって掻き取られる。
【００７１】
造形材ノズル３１２，３２２に配設された各ノズルからの造形材の吐出量には個体差があり、また、予め設定された厚みの造形材層４が正確に得られるように、造形材ノズル３１２，３２２からの造形材の吐出量を制御するのは困難であるため、少なくとも各造形層を形成する単位で、造形材ノズル３１２，３２２からは設定された厚み以上の造形材を吐出し、余分な造形材を膜厚調整用ローラー３４１により掻き取って回収することで、予め設定された厚みの造形材層４を維持し、均一な厚みの造形材層４を積層することができる。但し、膜厚調整用ローラー３４１を、その時点での造形層の最表面に当接させるタイミングは、造形データとしての各スライス層データ単位での最表面で行う必要はなく、造形の種々の狙い、例えば、造形精度と造形速度の両立の観点から、必要なタイミングにて行うことができる。
【００７２】
膜厚調整用ローラー３４１は、主走査の往路及び復路に関わらず、一定の回転数で同じ向きに回転する。ＵＶランプ３５１は、造形材の種類や造形材層４の厚さ、ｘ方向の走査速度に応じた所定の光度で点灯し、主として、膜厚調整用ローラー３４１による膜厚調整後の造形材層４をＵＶ光の照射によって硬化させる。
【００７３】
次に、廃液タンク１３Ｈ内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを詰まり検出用の圧力センサを用いて検知する構成について、図６〜図１４を用いて説明する。
【００７４】
＜廃液トレイ＞
図６は、使用済み造形材からなる廃液を一時的に収容する廃液トレイの構成例を示した図である。図中の（ａ）は、図２のパージトレイ１１４の構成例を示した断面図であり、パージトレイ１１４付近をｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面が示されている。このパージトレイ１１４は、矩形状の底板５０を側壁が取り囲む形状からなる受皿部である。
【００７５】
パージトレイ１１４の側壁は、天板１１６に接合され、底板５０には、廃液を吸い込むための吸込口５１が設けられている。また、底板５０には、下面から突出する接続部が設けられ、パージトレイ１１４内の廃液を廃液タンク１３Ｈへ移送するための廃液管５２が接続されている。パージトレイ１１４内に収容された廃液は、吸込口５１を介して吸引され、廃液管５２内を通って廃液タンク１３Ｈへ移送される。
【００７６】
図中の（ｂ）は、図３のヘッドユニット１１１におけるローラーユニット３４内のローラードレイントレイ３４３の構成例を示した斜視図である。このローラーユニット３４は、膜厚調整用ローラー３４１、ブレード３４２、ローラードレイントレイ３４３及び吸引パイプ３４４からなる。
【００７７】
ブレード３４２は、膜厚調整用ローラー３４１に付着した造形材を掻き取り、ローラードレイントレイ３４３内へ誘導するための掻き取り部材であり、薄い板状体からなる。ローラードレイントレイ３４３は、ブレード３４２によって掻き取られた造形材を使用済み造形材として一時的に収容するための受皿部であり、使用済み造形材からなる造形材液が廃液として保持される。
【００７８】
吸引パイプ３４４は、ローラードレイントレイ３４３内の廃液を吸引して廃液タンク１３Ｈへ移送するための廃液管である。ローラードレイントレイ３４３内に収容された廃液は、吸引パイプ３４４の先端から吸引され、吸引パイプ３４４内を通って廃液タンク１３Ｈへ移送される。
【００７９】
＜廃液ポンプ６０＞
図７は、パージトレイ１１４やローラードレイントレイ３４３内の廃液を廃液タンク１３Ｈへ流入するための廃液ポンプ６０の構成例を示した断面図であり、廃液ポンプ６０の正回転時の様子が示されている。この図では、ローター６１の駆動部が省略されている。
【００８０】
廃液ポンプ６０は、正回転及び逆回転可能なローター６１を有し、正回転させることにより、パージトレイ１１４又はローラードレイントレイ３４３内の廃液を廃液タンク１３Ｈへ流入させるポンプである。その様な廃液ポンプ６０には、２つのローラー６２が配設されたローター６１と、廃液が管内へ流入されるチューブ６３と、ポンプ筐体６４からなるチューブポンプが用いられる。このチューブポンプは、ローラー６２によってチューブ６３内の廃液を押し出す絞り出し方式のポンプである。
【００８１】
ローター６１は、回転軸を中心として回転する円板状の回転体であり、周面から突出するようにローラー６２が配設されている。ローラー６２は、その回転軸がローター６１の回転軸と平行であり、ポンプ筐体６４の内周面とローター６１の周面との間に周面に沿って配置されたチューブ６３の一部分を押し潰す。
【００８２】
各ローラー６２は、ローター６１の回転軸を挟んで互いに反対側に配置されている。チューブ６３は、ローラー６２の押圧力によって弾性変形する廃液管であり、両端がポンプ筐体６４から引き出されている。ローター６１を回転させることにより、ローラー６２がローター６１とは反対方向に回転し、ローラー６２によって押し潰されるチューブ６３の位置が移動する。この作用により、チューブ６３の一端から廃液が吸引され、他端から吐出される。
【００８３】
正回転時には、チューブ６３の一端が廃液の吸込口６３ａとなり、チューブ６３の他端が廃液の吐出口６３ｂとなる。吐出口６３ｂを介して吐出された廃液は、廃液管を通って廃液タンク１３Ｈへ流入する。一方、ローター６１を逆回転させることにより、廃液を逆流させることができる。逆回転とは、ローター６１を正回転時とは反対方向へ回転させることであり、吐出口６３ｂから吸引された廃液は、チューブ６３内を通って吸込口６３ａから吐出される。
【００８４】
＜廃液タンク１３Ｈ＞
図８は、図２の廃液タンク１３Ｈの構成例を示した断面図であり、廃液タンク１３Ｈをｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面が示されている。この廃液タンク１３Ｈは、廃液を貯留するためのタンク本体１３２と、タンク本体１３２を収容する直方体形状のカートリッジ筐体１３１と、タンク本体１３２の注入口７２に被せるためのタンクキャップ７３により構成される。
【００８５】
タンク本体１３２は、折り畳んで収納することができる袋状の容器であり、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン樹脂からなる。タンク本体１３２の容積、すなわち、タンク本体１３２内に収容可能な廃液の量は、パージトレイ１１４及びローラードレイントレイ３４３に比べて十分に大きい。注入口７２は、鉛直上方に向けて固定される。例えば、注入口７２は、カートリッジ筐体１３１の上板７１に設けられた開口を介して引き出された注入口７２の下面を上板７１の上面に当接させることにより、固定される。
【００８６】
タンクキャップ７３は、注入口７２を覆う皿状の蓋からなり、廃液管接続部７３ａ，７３ｂ及び通気孔７３ｃが上板に設けられている。廃液管接続部７３ａは、廃液ポンプ６０に接続された廃液管５３を接続するための係合部であり、タンクキャップ７３の上面から鉛直上方へ突出する形状からなる。廃液管接続部７３ｂは、タンク本体１３２内に収容される廃液管５４を接続するための係合部であり、タンクキャップ７３の下面から鉛直下方へ突出する形状からなる。
【００８７】
廃液管５３を通り、廃液管接続部７３ａを介して流入された廃液は、廃液管５４の下端から排出され、タンク本体１３２内に蓄積される。通気孔７３ｃは、タンク本体１３２内の空気を外部へ排出するための貫通孔からなる。
【００８８】
廃液の液面Ａ１は、タンク本体１３２内における廃液の蓄積量が増えるに従って上昇する。廃液管５４の下端は、廃液の蓄積量が一定量以下であれば、液面Ａ１よりも高い位置にある。一方、廃液管５４の下端は、廃液の蓄積量が一定量を越えれば、液面下となる（液面Ａ１がＡ２に位置する場合）。
【００８９】
廃液ポンプ６０のローター６１を逆回転させた場合、廃液管５４の下端が液面よりも下側に位置すれば、タンク本体１３２内の廃液が廃液管５４を介して吸引される。一方、廃液管５４の下端が液面よりも上側に位置すれば、タンク本体１３２内の空気が廃液管５４を介して吸引される。
【００９０】
廃液管５４の下端が液面下にあって、廃液を吸引する場合と、廃液管５４の下端が液面上にあって、空気を吸引する場合とでは、廃液管５３，５４内の圧力が大きく異なることから、廃液ポンプ６０の逆回転時における廃液管５３，５４内の圧力を測定することにより、タンク本体１３２内の液面が廃液管５４の下端に到達したことを検出することができる。廃液管５４の長さを調節することにより、検知対象とする液面の位置を調整することができる。
【００９１】
この廃液タンク１３Ｈには、廃液タンク１３Ｈの重さを測定し、廃液タンク１３Ｈ内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを検知するための重量センサ８０が配設されている。重量センサ８０は、検出面に付加される圧力を検出する圧力センサからなり、例えば、応力によって抵抗体が変形した際の電気抵抗の変化量からひずみ量を求めて応力を検出するひずみゲージが用いられる。
【００９２】
この様な重量センサ８０を用いて廃液タンク１３Ｈの重さを測定することにより、廃液タンク１３Ｈ内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを検知することができ、廃液が廃液タンク１３Ｈの通気孔７３ｃを介して溢れ出ることを事前に認識することができる。
【００９３】
＜モニター画面２１＞
図９は、図２の３次元造形装置１０における動作の一例を示した図であり、造形処理中のモニター画面２１が示されている。このモニター画面２１には、モデル材カートリッジ１３Ｍごとのモデル材Ｍの残量と、サポート材カートリッジ１３Ｓごとのサポート材Ｓの残量と、カートリッジ１３Ｍ，１３Ｓの交換の推奨時刻と、使用中のカートリッジを示すアイコンと、廃液タンク１３Ｈ内の造形材の蓄積量が表示されている。
【００９４】
３次元造形装置１０の操作表示部１２には、図９に示すように、造形中のモデル材カートリッジ１３Ｍ、サポート材カートリッジ１３Ｓの残量及び交換推奨時刻、廃液タンク１３Ｈの蓄積量が表示される。これにより、操作者は、モデル材カートリッジ１３Ｍ、サポート材カートリッジ１３Ｓを交換すべきタイミングや、廃液タンク１３Ｈ内に蓄積された廃液を廃棄すべきか否かを視覚的に認識することができる。廃液タンク１３Ｈに蓄積された廃液の蓄積量は、重量センサ８０が測定した測定値に基づいて算出され、操作表示部１２に表示される。
【００９５】
廃液タンク１３Ｈに蓄積された廃液の蓄積量が所定量以上に達した場合、すなわち、重量センサ８０の測定値が所定値以上に達した場合は、操作表示部１２に廃液タンク１３Ｈ内に蓄積された廃液の廃棄を促すメッセージが表示される。または、廃液タンク１３Ｈからの廃液の溢れ出しを確実に防止するために造形処理を強制的に中断する。
【００９６】
また、造形処理の開始時には、これから造形する造形物において発生する廃液量と既に蓄積された廃液量とに基づいて、造形の途中で廃液タンク１３Ｈ内に蓄積される廃液量が所定量以上になることが事前に判明している場合には、造形処理を開始させないか、あるいは、造形開始時に操作者にその旨を知らせるメッセージを表示させることができる。
【００９７】
なお、本実施例では、廃液の蓄積量を検出する蓄積量検出センサとして重量センサ８０を用いたが、これに代わり、液面の位置を検出するフロートセンサを廃液タンク１３Ｈ内に設けて、液面の位置から廃液の蓄積量を検知する構成としてもよい。
【００９８】
しかし、重量センサ８０に経時劣化等による検出精度の低下や故障が発生した場合は、廃液タンク１３Ｈ内の廃液の蓄積量を正しく検知できないことがある。また、袋状の容器からなるタンク本体１３２がカートリッジ筐体１３１内に十分に展開していない場合は、廃液タンク１３Ｈの重さが一定値を越える前に、廃液が廃液タンク１３Ｈから溢れ出てしまうことも考えられる。この様な場合であっても、廃液ポンプ６０の逆回転時における廃液管５３，５４内の圧力を測定することにより、タンク本体１３２内の液面が廃液管５４の下端に到達したことを正しく検知することができ、廃液が廃液タンク１３Ｈから溢れ出ることを事前に検知することができる。
【００９９】
廃液ポンプ６０を逆回転させて、廃液管５３、５４内の圧力を測定した結果、タンク本体１３２内の液面が廃液管５４の下端に到達したことを検知した場合は、操作表示部１２にその旨を表示すると共に、造形処理は強制的に中断される。なお、本実施例では、３次元造形装置１０の操作表示部１２に廃液の廃棄を促す報知を行うこととしたが、ネットワークで接続された造形依頼者端末２０に報知を行う構成として良い。
【０１００】
＜廃液移送経路＞
図１０は、パージトレイ１１４及びローラードレイントレイ３４３から廃液タンク１３Ｈまで廃液を移送する廃液移送経路の一例を示したブロック図である。この廃液移送経路は、パージトレイ１１４から廃液タンク１３Ｈへ廃液を移送するための第１移送路と、ローラードレイントレイ３４３から廃液タンク１３Ｈへ廃液を移送するための第２移送路とからなり、分岐部５６で分岐している。
【０１０１】
第１移送路は、廃液ポンプ６０ａを介して、パージトレイ１１４と分岐部５６とを接続する廃液管５５ａと、分岐部５６と廃液タンク１３Ｈとを接続する廃液管５５ｃとで構成される。第２移送路は、廃液ポンプ６０ｂを介して、ローラードレイントレイ３４３と分岐部５６とを接続する廃液管５５ｂと、廃液管５５ｃとで構成される。すなわち、パージトレイ１１４及びローラードレイントレイ３４３に一時的に蓄積された廃液を廃液タンク１３Ｈへ移送するための廃液管は、廃液管５５ａ〜５５ｃからなる。
【０１０２】
なお、本実施の形態では、第１移送路及び第２移送路は、廃液ポンプ６０ａ及び６０ｂよりも廃液タンク１３Ｈ側に分岐部５６を設け、当該分岐部５６にて廃液を合流させてから、廃液タンク１３Ｈへ廃液を運ぶ移送路としているが、分岐部５６を設けずに各々の廃液移送路を個別に廃液タンク１３Ｈに接続してもよい。その場合は、パージトレイ１１４から廃液を移送する廃液管は、第１移送路のことを示し、ローラードレイントレイ３４３から廃液を移送する廃液管とは、第２移送路を示す。
【０１０３】
廃液ポンプ６０ａのローター６１を正回転させることにより、第１移送路を介してパージトレイ１１４内の廃液が廃液タンク１３Ｈへ流入される。また、廃液ポンプ６０ｂのローター６１を正回転させることにより、第２移送路を介してローラードレイントレイ３４３内の廃液が廃液タンク１３Ｈへ流入される。廃液ポンプ６０ａ及び６０ｂは、廃液管５５ａ，５５ｂからなる移送路の中間部に介装される。なお、本実施の形態では、廃液ポンプ６０ａ及び６０ｂとしてチューブポンプを用いたが、これに限らずピストンポンプやダイアフラムポンプを用いてもよいことは云うまでもない。
【０１０４】
圧力センサ９１〜９３は、廃液管５５ａ〜５５ｃ内の圧力を測定し、廃液管の詰まりを検知するためのセンサであり、例えば、隔膜（ダイアフラム）の変形量から圧力を検出するダイアフラムゲージが用いられる。
【０１０５】
圧力センサ９１は、第１移送路における廃液ポンプ６０ａよりも上流側、すなわち、パージトレイ１１４側に設けられ、パージトレイ１１４と圧力センサ９１との間における廃液管５５ａの詰まりを検出するのに用いられる。また、圧力センサ９２は、第２移送路における廃液ポンプ６０ｂよりも上流側、すなわち、ローラードレイントレイ３４３側に設けられ、ローラードレイントレイ３４３と圧力センサ９２との間における廃液管５５ｂの詰まりを検出するのに用いられる。
【０１０６】
圧力センサ９３は、分岐部５６よりも下流側、すなわち、廃液タンク１３Ｈ側に設けられ、圧力センサ９３と廃液タンク１３Ｈとの間における廃液管５５ｃの詰まりを検出するのに用いられる。圧力センサ９３は、廃液ポンプ６０ａに接続された廃液管５５ａと、廃液ポンプ６０ｂに接続された廃液管５５ｂとの合流点の近傍であって、当該合流点よりも廃液タンク１３Ｈ側に配置されている。
【０１０７】
廃液ポンプ６０ａの正回転時に、圧力センサ９１よりも上流側で廃液管５５ａの詰まりが生じれば、一定レベルを越える負圧が検出されることになる。また、廃液ポンプ６０ｂの正回転時に、圧力センサ９２よりも上流側で廃液管５５ｂの詰まりが生じれば、一定レベルを越える負圧が検出されることになる。一方、廃液ポンプ６０ａ又は６０ｂの正回転時に、圧力センサ９３よりも下流側で廃液管５５ｃの詰まりが生じれば、一定レベルを越える正圧が検出されることになる。
【０１０８】
廃液タンク１３Ｈの液面検出には、圧力センサ９３が用いられ、廃液タンク１３Ｈ内における廃液の液面が廃液管５４の下端に到達したことは、廃液ポンプ６０ａの逆回転時における圧力センサ９３の出力に基づいて、検出される。詰まり検出時には、正圧を検出し、液面検出時には、負圧を検出する必要があることから、圧力センサ９３には、正圧及び負圧の測定可能なセンサが用いられる。
【０１０９】
図１１は、廃液ポンプ６０ａを逆回転させた際に、圧力センサ９３により測定される圧力の変化を示した図であり、図中の（ａ）には、図８の廃液タンク１３Ｈ内における液面の位置がＡ１である場合が示され、（ｂ）には、液面の位置がＡ２である場合が示されている。
【０１１０】
廃液タンク１３Ｈ内に蓄積された廃液の液面がＡ１である場合、廃液管５４の下端は、液面Ａ１よりも上側に位置し、廃液ポンプ６０ａを逆回転させたとしても、廃液タンク１３Ｈ内の空気が吸引されるだけである。このため、廃液ポンプ６０ａの逆回転開始後、廃液管内に残留する残留物が吸引されることに起因して一時的に圧力が低下するものの、その変化量は（−５ｋＰａ）程度と小さく、概ね一定値（０ｋＰａ）が維持されている。
【０１１１】
これに対し、廃液の液面がＡ２である場合には、廃液管５４の下端が、液面Ａ１よりも下側に位置することから、廃液ポンプ６０ａを逆回転させることにより、廃液タンク１３Ｈ内に蓄積された廃液が吸引される。このため、廃液ポンプ６０ａの逆回転開始後、圧力は、著しく低下している。
【０１１２】
具体的に説明すれば、圧力は、廃液の粘性により経路長に応じた圧力損失があることから、廃液が廃液管５４の下端から圧力センサ９３に到達するまでの間、徐々に低下し、逆回転を開始してから１０秒程度経過した時点で、（−１５ｋＰａ）に飽和している。
【０１１３】
従って、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管５４の下端に到達したか否かを判定するためには、液面判定閾値をＢ＝−１２ｋＰａ程度と定め、圧力センサ９３により測定される圧力をその液面判定閾値と比較すれば良い。
【０１１４】
また、逆回転時の飽和圧力は、廃液ポンプ６０ａのローター６１を回転させる回転速度を速くするほど、低くなる。このため、逆回転時の回転速度を正回転時よりも速くすることにより、廃液管５４の下端が液面下にある場合の圧力を廃液管５４の下端が液面上にある場合に比べて十分に低くすることができ、廃液タンク１３Ｈ内の蓄積量が一定量を越えたか否かの検出精度を向上させることができる。
【０１１５】
図１２は、図１の３次元造形装置１０内の機能構成の一例を示したブロック図である。この３次元造形装置１０は、廃液ポンプ６０ａ，６０ｂ、重量センサ８０、圧力センサ９１〜９３、操作部１２１、表示部１２２、ネットワーク通信部４００、造形ジョブ記憶部４０１、造形処理部４０２、詰まり判定閾値記憶部４０３、比較部４０４，４０７，４１０、詰まり検出部４０５、液面判定閾値記憶部４０６、液面検出部４０８、蓄積量判定閾値記憶部４０９及び廃棄要否判定部４１１により構成される。
【０１１６】
ネットワーク通信部４００は、ＬＡＮ１経由で造形依頼者端末２０から受信した造形データを造形ジョブ記憶部４０１内に格納する。造形ジョブ記憶部４０１には、造形依頼者端末２０から取得した複数の造形ジョブが保持される。
【０１１７】
造形ジョブは、造形データとその属性情報とからなり、造形ジョブの識別情報に関連付けて保持される。造形データの属性情報には、造形データの識別情報、造形データの送受信日時、造形依頼者の識別情報などが含まれる。また、この造形データには、造形に必要なモデル材Ｍ及びサポート材Ｓの量や、造形時に造形に用いられずに廃棄される廃液量の情報も含む。なお、これら造形に必要な造形材の量や廃液量は、造形依頼者端末２０にて算出し、３次元造形装置１０に造形データの一部として送信してもよいし、造形依頼者端末２０から受信した造形データの形状情報に基づいて３次元造形装置１０内で計算し、造形ジョブ記憶部４０１に記憶してもよい。
【０１１８】
造形処理部４０２は、造形ジョブ記憶部４０１内の造形データに基づいて、造形ステージ１１２上に造形対象物を形成するための造形処理を行う。この造形処理は、例えば、造形操作者による造形指示に基づいて開始され、ヘッドユニット１１１のｘｙ駆動制御、造形ステージ１１２のｚ駆動制御、造形材ノズル３１２，３２２内の圧電素子を駆動することによる造形材の吐出制御、ＵＶランプ３５１を駆動することによる造形材の硬化制御、廃液ポンプ６０ａ，６０ｂの駆動制御が行われる。
【０１１９】
造形処理の開始時や造形処理中には、パージ処理が実行される。造形処理中におけるパージ処理は、定期的に行われる。例えば、パージ処理は、一定時間が経過するごとに実行される。或いは、予め定められたメンテナンススケジュールに従って、パージ処理が実行される。
【０１２０】
操作部１２１は、３次元造形装置１０の操作者を造形操作者と呼ぶことにすれば、造形操作者による操作を受け付けると、その操作内容に応じた操作信号を造形処理部４０２へ出力する。
【０１２１】
詰まり判定閾値記憶部４０３には、廃液管の詰まりを検出するための詰まり判定閾値ＴＭが保持される。具体的には、廃液管５５ａ及び５５ｂの詰まりを検出するための判定閾値ＴＭａ及びＴＭｂがそれぞれ保持され、廃液管５５ｃの詰まりを検出するための判定閾値ＴＭｃが保持される。判定閾値ＴＭａ及びＴＭｂは、いずれも負の数であり、判定閾値ＴＭｃは、正の数である。
【０１２２】
比較部４０４は、廃液ポンプ６０ａ又は６０ｂの正回転時に、圧力センサ９１〜９３によって測定された圧力を判定閾値ＴＭａ〜ＴＭｃと比較し、その比較結果を詰まり検出部４０５へ出力する。詰まり検出部４０５は、比較部４０４の比較結果に基づいて、廃液管５５ａ〜５５ｃの詰まりを検出し、その検出結果を造形処理部４０２及び表示部１２２へ出力する。
【０１２３】
造形処理部４０２は、造形処理の実行中に廃液管５５ａ〜５５ｃの詰まりが検出されれば、当該造形処理を中断する。表示部１２２は、廃液管５５ａ〜５５ｃの詰まりが検出されれば、廃液管に詰まりが生じたことを示すメッセージを表示する。
【０１２４】
液面判定閾値記憶部４０６には、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管５４の下端に到達したことを検出するための液面判定閾値ＥＭが保持される。この液面判定閾値ＥＭは、負の数であり、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管５４の下端に到達していない場合における圧力の変動幅に応じて予め定められる。
【０１２５】
比較部４０７は、廃液ポンプ６０ａの逆回転時に、圧力センサ９３によって測定された圧力を液面判定閾値ＥＭと比較し、その比較結果を液面検出部４０８へ出力する。液面判定閾値ＥＭと比較させる圧力には、廃液管５４の下端から吸引された廃液が圧力センサ９３に到達するまでの間の圧力変動を考慮して、廃液ポンプ６０ａの逆回転駆動が開始されてから一定時間Ｔが経過した時点での検出値が用いられる。時間Ｔは、固定値であっても良いが、廃液管５４の下端から圧力センサ９３までの経路長と、ローター６１の回転速度とに応じて異ならせても良い。
【０１２６】
液面検出部４０８は、比較部４０７の比較結果に基づいて、廃液タンク１３Ｈ内における廃液の液面が廃液管５４の下端に到達したことを検出し、その検出結果を廃棄要否判定部４１１へ出力する。
【０１２７】
蓄積量判定閾値記憶部４０９には、廃液タンク１３Ｈ内の蓄積量が一定量を越えたことを検出するための蓄積量判定閾値ＴＳが保持される。比較部４１０は、重量センサ８０により測定された重さを蓄積量判定閾値ＴＳと比較し、その比較結果を廃棄要否判定部４１１へ出力する。
【０１２８】
廃棄要否判定部４１１は、廃液タンク１３Ｈから廃液が溢れ出るのを事前に検知するために、廃液タンク１３Ｈが満充填状態であるか否かを判定し、蓄積された廃液の廃棄が必要であるか否かを判定する。廃液タンク１３Ｈが満充填状態であるか否かは、液面検出部４０８の検出結果と比較部４１０の比較結果とに基づいて、廃液タンク１３Ｈ内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かによって判定され、その判定結果が造形処理部４０２及び表示部１２２へ出力される。廃液タンク１３Ｈが満充填状態であるか否かの判定は、例えば、パージ処理の開始前に行われる。このため、パージ処理の実行中に、廃液タンク１３Ｈが満充填状態になるのを防止することができる。
【０１２９】
廃棄要否判定部４１１は、重量センサ８０の測定値と蓄積量判定閾値ＴＳとを比較する比較部４１０の比較結果と、液面検出部４０８の検出結果の双方から、廃液タンク１３Ｈの満充填状態を検出することができる。具体的には、基本的に重量センサ８０が正常に動作している状態では重量センサ８０の測定値に基づいて満充填状態を検出し、仮に重量センサ８０に故障が生じるなどして比較部４１０から正確な比較結果が得られなかったり、重量センサ８０の測定値に基づく警告を無視して造形処理を継続した場合には、液面検出部４０８の検出結果に基づいて満充填状態が検出される。
【０１３０】
したがって、液面検出部４０８が満充填状態として検出する廃液の蓄積量を定める廃液管５４の長さと、重量センサ８０の測定値と比較される蓄積量判定閾値ＴＳは、上述した条件を満足するように定められている。これにより、重量センサ８０が正常に動作しているにも関わらず、廃液タンク１３Ｈ内の廃液の蓄積量が廃液管５４の下端に到達し、廃液ポンプ６０ａを逆回転させた際にパージトレイ１１４まで廃液が逆流することを防止することができる。
【０１３１】
なお、本実施の形態では、廃液ポンプ６０ａ，６０ｂとしてチューブポンプを用いたが、ピストンポンプやダイアフラムポンプを用いた場合でも同様の作用を有することができる。すなわち、廃液トレイであるローラードレイントレイ３４３やパージトレイ１１４から廃液タンク１３Ｈへ廃液を移送するために、各ポンプを正方向に作用させるのとは逆方向に各ポンプを作用させることにより、廃棄要否判定部４１１は、満充填状態であるか否かを検出することができる。
【０１３２】
造形処理部４０２は、造形処理の実行中におけるパージ処理の開始時などに、廃液タンク１３Ｈ内の蓄積量が一定量を越えたことが検知されれば、当該造形処理を中断する。表示部１２２は、廃液タンク１３Ｈ内の蓄積量が一定量を越えたことが検知されれば、廃液タンク１３Ｈ内の蓄積量が一定量を越えたことを示すメッセージを表示する。
【０１３３】
図１３及び図１４のステップＳ１０１〜Ｓ１１７，Ｓ１２１，Ｓ１２２，Ｓ１３１，Ｓ１３２，Ｓ１４１及びＳ１４２は、図１２の３次元造形装置１０における造形処理時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、造形処理部４０２は、ローラードレイントレイ３４３内の廃液を廃液タンク１３Ｈへ流入させるために、廃液ポンプ６０ｂを正回転駆動する（ステップＳ１０１）。次に、比較部４０４は、一定時間ごとに圧力センサ９２，９３の検出値を取得し、詰まり判定閾値ＴＭと比較する（ステップＳ１０２，Ｓ１０３）。
【０１３４】
このとき、詰まり検出部４０５は、圧力センサ９２の検出値が判定閾値ＴＭｂよりも低いか、或いは、圧力センサ９３の検出値が判定閾値ＴＭｃよりも高ければ、廃液管５５ｂ，５５ｃの詰まりが生じたと判断し、詰まりエラーを出力し、造形処理が中断される（ステップＳ１２１，Ｓ１２２）。一方、圧力センサ９２，９３の検出値が正常であれば、ステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理手順が繰り返される。
【０１３５】
次に、造形処理部４０２は、パージ処理を実行するタイミングが到来すれば、廃液ポンプ６０ｂを停止し（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）、廃液タンク１３Ｈが満充填状態であるか否かを検知するために、廃液ポンプ６０ａを逆回転駆動する（ステップＳ１０６）。比較部４０７は、逆回転駆動の開始から一定時間が経過すれば、圧力センサ９３の検出値を取得し、液面判定閾値ＥＭと比較する（ステップＳ１０７〜Ｓ１０９）。
【０１３６】
このとき、液面検出部４０８は、圧力センサ９３の検出値が液面判定閾値ＥＭよりも低ければ、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管５４の下端に到達したと判断し、フルタンクエラーを出力し、造形処理が中断される（ステップＳ１３１，Ｓ１３２）。
【０１３７】
一方、造形処理部４０２は、圧力センサ９３の検出値が正常であれば、廃液ポンプ６０ａを停止する（ステップＳ１１０）。次に、造形処理部４０２は、パージ処理を開始し、パージトレイ１１４内の廃液を廃液タンク１３Ｈへ流入させるために、廃液ポンプ６０ａを正回転駆動する（ステップＳ１１１，Ｓ１１２）。
【０１３８】
次に、比較部４０４は、一定時間ごとに圧力センサ９１，９３の検出値を取得し、詰まり判定閾値ＴＭと比較する（ステップＳ１１３，Ｓ１１４）。このとき、詰まり検出部４０５は、圧力センサ９１の検出値が判定閾値ＴＭａよりも低いか、或いは、圧力センサ９３の検出値が判定閾値ＴＭｃよりも高ければ、廃液管５５ａ，５５ｃの詰まりが生じたと判断し、詰まりエラーを出力し、造形処理が中断される（ステップＳ１４１，Ｓ１４２）。一方、圧力センサ９１，９３の検出値が正常であれば、ステップＳ１１３，Ｓ１１４の処理手順が繰り返される。
【０１３９】
次に、造形処理部４０２は、パージ処理を終了し、廃液ポンプ６０ａを停止する（ステップＳ１１５，Ｓ１１６）。ステップＳ１０１以降の処理手順は、造形処理が終了するまで繰り返される（ステップＳ１１７）。
【０１４０】
本実施の形態によれば、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管５４の下端に到達したか否かによって、廃液タンク１３Ｈ内の蓄積量が一定量を越えたか否かを確実に検知することができる。
【０１４１】
また、廃液管の詰まり検出用の圧力センサ９３を用いて、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管５４の下端に到達したことが検出される。このため、廃液タンク１３Ｈ内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを検知するためのセンサを別個に用意する場合に比べて、製造コストの増大を抑制することができる。さらに、圧力センサ９３又は重量センサ８０のいずれかに不具合が生じた場合であっても、廃液タンク１３Ｈ内の蓄積量が一定量を越えたことを正しく検知することができ、検出精度を向上させることができる。
【０１４２】
なお、本実施の形態では、パージトレイ１１４内の廃液を回収するための廃液ポンプ６０ａを逆回転させた際の圧力の検出値に基づいて、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管５４の下端に到達したことを検出する場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ローラードレイントレイ３４３内の廃液を回収するための廃液ポンプ６０ｂを液面検出に用いても良い。
【０１４３】
また、本実施の形態では、廃棄要否判定部４１１が液面検出部４０８の検出結果と比較部４１０の比較結果とに基づいて、廃液タンク１３Ｈが満充填状態であるか否かを判定する場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、廃液を蓄積するための予備タンクを備え、液面検出部４０８の検出結果と重量センサ８０の出力とに基づいて、廃液の流入先を廃液タンク１３Ｈから予備タンクへ切り替えるような構成であっても良い。
【０１４４】
また、本実施の形態では、可搬プレート４１とプレート取付台４２とからｚ移動ユニット４０が構成される場合の例について説明したが、本発明は、可搬プレート４１及びプレート取付台４２からなるユニットが可動式のものに限定するものではなく、固定式のものであっても良い。すなわち、ヘッドユニット１１１を鉛直方向へ移動させることにより、可搬プレート４１上に造形材層を積層形成するようなものも本発明には含まれる。
【符号の説明】
【０１４５】
１００ 造形システム
１０ ３次元造形装置
１１ 上部扉
１１０ 作業空間
１１１ ヘッドユニット
１１２ 造形ステージ
１１３ａ ｘ走査用係合溝
１１３ｂ ｙ走査用ガイド機構
１１４ パージトレイ
１１６ 天板
１２ 操作表示部
１２１ 操作部
１２２ 表示部
１３ 前面扉
１３０ カートリッジ収容部
１３Ｍ モデル材カートリッジ
１３Ｓ サポート材カートリッジ
１３Ｈ 廃液タンク
２０ 造形依頼者端末
３１ サポート材用ノズルユニット
３１１ サポート材用のリザーブタンク
３１２ サポート材用の造形材ノズル
３２ モデル材用ノズルユニット
３２１ モデル材用のリザーブタンク
３２２ モデル材用の造形材ノズル
３３ ｙ走査用ホルダユニット
３４ ローラーユニット
３４１ 膜厚調整用ローラー
３４２ ブレード
３４３ ローラードレイントレイ
３４４ 吸引パイプ
３５ ランプユニット
３５１ ＵＶランプ
４０ ｚ移動ユニット
４１ 可搬プレート
４２ プレート取付台
４３ ｚ駆動装置
５１ 吸込口
５２〜５４，５５ａ〜５５ｃ 廃液管
５６ 分岐部
６０，６０ａ，６０ｂ 廃液ポンプ
８０ 重量センサ
９１〜９３ 圧力センサ
４００ ネットワーク通信部
４０１ 造形ジョブ記憶部
４０２ 造形処理部
４０３ 詰まり判定閾値記憶部
４０４，４０７，４１０ 比較部
４０５ 詰まり検出部
４０６ 液面判定閾値記憶部
４０８ 液面検出部
４０９ 蓄積量判定閾値記憶部
４１１ 廃棄要否判定部
１ ＬＡＮ
２ 吐出口
３ 液滴
４ 造形材層
Ｍ モデル材
Ｓ サポート材
ＳＳ 下地層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元造形装置に係り、さらに詳しくは、造形材からなる造形材層を積層形成する３次元造形装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、積層造形法を用いて、立体造形物を簡易的に作製することが行われている。積層造形法は、造形対象物を多数の薄い層に分割した際の各層と同じ２次元形状の薄板を形成し、この薄板を積層して立体造形物を作製する造形方法であり、ラピッドプロトタイピングに用いられている。この様な積層造形法には、光造形法、粉末結合法、シート堆積法、樹脂押し出し法、インクジェット方式などがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
インクジェット方式の造形法は、インクジェットプリンタの技術を利用した造形法であり、インクの代わりに紫外線（ＵＶ）硬化樹脂などの光硬化性の造形材を用い、造形材をノズルから吐出させ、造形ステージ上に堆積させた造形材に光を照射して固化させる。この造形法では、造形材を吐出するための多数の吐出口が略直線状に配列された造形材ノズルを造形ステージと平行に２次元走査することによって、造形材からなるスライス層が形成され、スライス層を順に積層形成することによって立体造形物が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９０５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インクジェット方式の３次元造形装置には、使用済みの造形材からなる廃液を蓄積するための廃液タンクが設けられている。この廃液タンクには、造形中に回収された造形材や、定期的に行われるメンテナンス時にパージトレイ内に排出された造形材が収容される。通常、廃液タンクは、廃液の蓄積量が一定量を越えた時点で交換される。
【０００６】
従来の３次元造形装置は、例えば、廃液タンクの重さを測定するための重量センサを備え、廃液タンクの重さが一定値を越えたか否かにより、廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定している。また、液面の高さが一定レベルを越えたか否かを測定することができるフロートセンサを設けて、廃液タンク内の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定することにより、廃液タンクの溢れを未然に検知することも考えられる。しかし、これらのセンサは経時変化により、検出精度が極端に低下し、或いは、故障が生じることがあるため、廃液の蓄積量が一定量を越えても正しく検知されずに、廃液が廃液タンクから溢れ出てしまうという可能性があった。
【０００７】
そこで、異なる種類のセンサを２つ以上、例えば、重量センサに加え、別途、フロートセンサなどのセンサを設けることにより、一方のセンサに故障が生じたとしても、他方のセンサを用いて廃液タンクの溢れを未然に検知することが考えられる。しかしながら、タンク溢れを検知するためのセンサを２個以上別個に用意するのは、造形装置の製造コストが増大し、また、装置構成が複雑化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、製造コストの増大を抑制しつつ、廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを確実に検知することができる３次元造形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の本発明による３次元造形装置は、造形ステージ上に造形材ノズルから造形材を吐出させ、かつ、吐出された造形材を硬化させて所定の厚みを有する造形材の層を形成する動作を繰り返すことにより、当該造形材の層を積層して造形を行う３次元造形装置であって、上記造形材を吐出するための造形材吐出手段と、上記造形材を硬化させるための硬化手段と、上記造形材が流動可能な状態でこれを上面から回転しながら押圧して、当該造形材の余剰分を掻き取るためのローラー部と、上記造形材吐出手段、上記硬化手段及び上記ローラー部を支承するヘッドユニットと、上記ヘッドユニットを少なくとも主走査方向に往復走査させるためのヘッド駆動手段と、上記ヘッドユニットと上記造形ステージとの高さ方向の相対位置を移動させるための垂直駆動手段と、上記ヘッド駆動手段及び上記垂直駆動手段を制御するとともに、上記造形材吐出手段による上記造形材の吐出及び上記硬化手段による硬化を制御する造形制御手段と、上記ヘッドユニットの可動エリア内であって、かつ、上記造形ステージに隣接して設けられ、上記造形材吐出手段の目詰まりを防止するために上記造形材を強制的に吐出するパージ処理の際に、当該吐出された造形材を一時的に収容するパージトレイと、上記パージトレイに一時的に収容された廃液を蓄積するための廃液タンクと、上記廃液タンク内に蓄積された廃液の蓄積量を検出するための蓄積量検出センサと、一端が上記廃液タンク内に配設され、他端が上記パージトレイに接続された廃液管と、上記廃液管を介して、上記パージトレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる廃液ポンプと、上記廃液ポンプよりも上記廃液タンク側において、上記廃液管内の圧力を測定する圧力センサと、上記廃液ポンプを上記パージトレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる方向とは逆方向に動作させた際における上記圧力センサの出力に基づいて、上記廃液タンク内の液面が上記廃液管の一端に到達したことを検出する液面検出手段と、上記液面検出手段の検出結果又は上記蓄積量検出センサの検出結果に基づいて、上記廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定する蓄積量判定手段とを備えて構成される。
【００１０】
一般に、廃液管の一端が液面下にあって、廃液を吸引する場合と、廃液管の一端が液面上にあって、空気を吸引する場合とでは、廃液管内の圧力が大きく異なる。この様な原理を利用して、廃液タンク内の液面が廃液管の一端に到達したことを検出することにより、廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを確実に検知することができる。また、廃液タンク内の液面が廃液管の一端に到達したか否かによって、廃液タンク内の蓄積量が一定量を越えたか否かを検知することができ、別途タンク溢れを検知するためのセンサを設ける必要がなくなり、製造コストの増大を抑制することができる。
【００１１】
第２の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記廃液ポンプの正回転時に、上記圧力センサによって測定された上記廃液管内の圧力を正の第１判定閾値と比較する第１比較手段と、第１比較手段の比較結果に基づいて、上記廃液管の詰まりを検出する詰まり検出手段と、上記廃液ポンプの逆回転時に、上記圧力センサによって測定された上記廃液管内の圧力を負の第２判定閾値と比較する第２比較手段とを備え、上記液面検出手段が、第２比較手段の比較結果に基づいて、上記廃液タンク内の液面が上記廃液管の一端に到達したことを検出するように構成される。
【００１２】
この３次元造形装置では、廃液ポンプよりも廃液タンク側における廃液管内の圧力を測定することにより、廃液管の詰まり検出と、液面検出とを行っている。つまり、廃液管の詰まり検出用の圧力センサを用いて、廃液タンク内の液面が廃液管の一端に到達したことを検出している。このため、廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを検知するためのセンサを別個に用意する場合に比べて、製造コストの増大を抑制することができる。
【００１３】
第３の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記ローラー部で掻き取られた造形材からなる廃液を一時的に収容するローラードレイントレイを備え、上記廃液管が、上記廃液ポンプと上記圧力センサとの間に分岐部を備え、上記分岐部と上記パージトレイとを結ぶ第１廃液管と、上記分岐部と上記ローラードレイントレイとを結ぶ第２廃液管と、上記分岐部と上記廃液タンクとを結ぶ第３廃液管とからなり、上記廃液ポンプが、上記第１廃液管を介して、上記パージトレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる第１廃液ポンプと、上記第２廃液管を介して、上記ローラードレイントレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる第２廃液ポンプとからなるように構成される。
【００１４】
第４の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記第１廃液ポンプよりも上記パージトレイ側において、上記第１廃液管内の圧力を測定する第１圧力センサと、上記第２廃液ポンプよりも上記ローラードレイントレイ側において、上記第２廃液管内の圧力を測定する第２圧力センサとを備え、上記詰まり検出手段が、上記第１圧力センサの測定値に基づいて上記第１廃液ポンプ及び上記パージトレイ間の詰まりを検出し、上記第２圧力センサの測定値に基づいて上記第２廃液ポンプ及び上記ローラードレイントレイ間の詰まりを検出するように構成される。
【００１５】
第５の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記廃液ポンプが、逆回転時の回転速度が正回転時よりも速くなるように構成される。この様な構成によれば、廃液管の一端が液面下にある場合における廃液管内の圧力を廃液管の一端が液面上にある場合に比べて十分に低くすることができ、廃液タンク内の蓄積量が一定量を越えたか否かの検出精度を向上させることができる。
【００１６】
第６の本発明による３次元造形装置は、上記構成に加え、上記蓄積量検出センサが、上記廃液タンクの重さを測定する重量センサであり、上記蓄積量判定手段が、上記液面検出手段の検出結果及び上記重量センサの出力に基づいて、上記廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定するように構成される。
【００１７】
この様な構成によれば、圧力センサ又は重量センサのいずれかに不具合が生じた場合であっても、廃液タンク内の蓄積量が一定量を越えたことを正しく検知することができ、検出精度を向上させることができる。
【００１８】
第７の本発明による３次元造形装置は、造形ステージ上に造形材ノズルから造形材を吐出させ、かつ、吐出された造形材を硬化させて所定の厚みを有する造形材の層を形成する動作を繰り返すことにより、当該造形材の層を積層して造形を行う３次元造形装置であって、上記造形材を吐出するための造形材吐出手段と、上記造形材を硬化させるための硬化手段と、上記造形材が流動可能な状態でこれを上面から回転しながら押圧して、当該造形材の余剰分を掻き取るためのローラー部と、上記造形材吐出手段、上記硬化手段及び上記ローラー部を支承するヘッドユニットと、上記ヘッドユニットを少なくとも主走査方向に往復走査させるためのヘッド駆動手段と、上記ヘッドユニットと上記造形ステージとの高さ方向の相対位置を移動させるための垂直駆動手段と、上記ヘッド駆動手段及び上記垂直駆動手段を制御するとともに、上記造形材吐出手段による上記造形材の吐出及び上記硬化手段による硬化を制御する造形制御手段と、上記ローラー部で掻き取られた造形材からなる廃液を一時的に収容するローラードレイントレイと、上記ローラードレイントレイに一時的に収容された廃液を蓄積するための廃液タンクと、上記廃液タンク内に蓄積された廃液の蓄積量を検出するための蓄積量検出センサと、一端が上記廃液タンク内に配設され、他端が上記ローラードレイントレイに接続された廃液管と、上記廃液管を介して、上記ローラードレイントレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる廃液ポンプと、上記廃液ポンプよりも上記廃液タンク側において、上記廃液管内の圧力を測定する圧力センサと、上記廃液ポンプを上記ローラードレイントレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる方向とは逆方向に動作させた際における上記圧力センサの出力に基づいて、上記廃液タンク内の液面が上記廃液管の一端に到達したことを検出する液面検出手段と、上記液面検出手段の検出結果又は上記蓄積量検出センサの検出結果に基づいて、上記廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定する蓄積量判定手段とを備えて構成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による３次元造形装置では、廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを確実に検知することができる。すなわち、仮に重量センサなどの廃液タンク内の蓄積量を検出するためのセンサに検出精度の低下や、故障が発生した場合であっても、廃液タンク内における廃液の蓄積量を検知することができるので、廃液タンクから廃液が溢れ出てしまうことを確実に防止することができる。
【００２０】
また、廃液管の詰まり検出用の圧力センサを用いて、廃液タンク内の液面が廃液管の一端に到達したことを検出することにより、廃液タンク内の蓄積量が一定量を越えたことを検知するためのセンサを別個に用意する場合に比べて、製造コストの増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態による３次元造形装置１０を含む造形システム１００の一構成例を示したシステム図である。
【図２】図１の３次元造形装置１０の一構成例を示した斜視図であり、作業空間１１０及びカートリッジ収容部１３０内の様子が示されている。
【図３】図２のヘッドユニット１１１の概略構成の一例を示した図であり、ヘッドユニット１１１をｘ，ｙ，ｚ方向から見た様子が示されている。
【図４】図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、造形ステージ１１２上に立体造形物が形成される様子が示されている。
【図５】図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、ｘ方向の主走査往路及び主走査復路の様子が示されている。
【図６】廃液を一時的に収容するパージトレイ１１４及びローラードレイントレイ３４３の構成例を示した図である。
【図７】パージトレイ１１４やローラードレイントレイ３４３内の廃液を廃液タンク１３Ｈへ流入するための廃液ポンプ６０の構成例を示した断面図である。
【図８】図２の廃液タンク１３Ｈの構成例を示した断面図であり、廃液タンク１３Ｈをｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面が示されている。
【図９】図２の３次元造形装置１０における動作の一例を示した図であり、造形処理中のモニター画面２１が示されている。
【図１０】パージトレイ１１４及びローラードレイントレイ３４３から廃液タンク１３Ｈまで廃液を移送する廃液移送経路の一例を示したブロック図である。
【図１１】廃液ポンプ６０ａを逆回転させた際に、圧力センサ９３により測定される圧力の変化を示した図である。
【図１２】図１の３次元造形装置１０内の機能構成の一例を示したブロック図である。
【図１３】図１２の３次元造形装置１０における造形処理時の動作の一例を示したフローチャートである。
【図１４】図１２の３次元造形装置１０における造形処理時の動作の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
まず、本発明による３次元造形装置が前提とするインクジェット方式の造形装置の概略構成について、図１〜図５を用いて説明する。
【００２３】
＜造形システム１００＞
図１は、本発明の実施の形態による３次元造形装置１０を含む造形システム１００の一構成例を示したシステム図である。この造形システム１００は、３次元造形装置１０と、ＬＡＮ（Local Area Network）１を介して３次元造形装置１０に接続された複数の造形依頼者端末２０により構成される。
【００２４】
３次元造形装置１０は、インクジェット方式の積層型造形機であり、所定のＵＶ硬化樹脂を造形材として用い、後述する造形ステージ上に造形材からなる造形材層を順に積層形成することによって所望の立体造形物を形成する。造形依頼者端末２０は、３次元造形用のアプリケーションプログラムがインストールされたＰＣ（パーソナルコンピュータ）であり、所望の立体造形物を作製するための造形データを生成する造形データ作成装置として機能する。
【００２５】
造形データは、造形対象物の３次元形状を示す形状情報と、形状情報以外の造形条件とからなる。造形データは、例えば、ＣＡＤデータに基づいて作成され、必要に応じて、３次元造形装置１０で用いられる積層データとして、各層単位でのデータに加工される。但し、層単位でのデータ加工は、３次元造形装置１０側で行われても良い。形状情報以外の造形条件とは、造形対象物に関わらず指定することが可能な造形情報のことであり、造形材の種類、造形材層の厚さ、走査速度などの造形パラメータと、造形ステージ上における造形対象物の配置態様を示す配置情報とからなる。
【００２６】
造形依頼者端末２０において作成された造形データは、３次元造形装置１０へ送信される。３次元造形装置１０では、ＬＡＮ１を介して造形依頼者端末２０から受信した複数の造形データが造形ジョブとして管理される。すなわち、造形ジョブは、造形データと、造形データに関連付けて保持される属性情報とからなる。この属性情報には、造形データの識別情報、造形データの送受信日時、造形依頼者の識別情報などが含まれる。造形依頼者端末２０は、この様な造形処理の依頼者が使用する端末装置である。
【００２７】
この３次元造形装置１０には、上部扉１１、操作表示部１２及び前面扉１３が設けられている。上部扉１１は、外部から後述する作業空間１１０へアクセスするのを規制し、また、造形材などが外部空間へ飛散するのを防止するための開閉可能な遮断扉であり、手前側を持ち上げることにより、作業空間１１０へアクセスすることができる。操作表示部１２は、例えば、タッチパネルからなり、ユーザによる操作を受け付け、また、動作状態や各種のエラーメッセージを画面表示する。前面扉１３は、造形材カートリッジなどを収容するカートリッジ収容部１３０用の開閉扉であり、上部を手前側へ移動させることにより、後述するカートリッジ収容部１３０へアクセスすることができる。
【００２８】
＜３次元造形装置１０＞
図２は、図１の３次元造形装置１０の一構成例を示した斜視図であり、作業空間１１０及びカートリッジ収容部１３０内の様子が示されている。図中には、上部扉１１及び前面扉１３を開扉した状態の３次元造形装置１０が示されている。
【００２９】
作業空間１１０は、造形材を吐出するヘッドユニット１１１を２次元走査させ、また、ヘッドユニット１１１から吐出した造形材を造形ステージ１１２上に堆積させるための空間であり、作業台としての天板１１６上に形成されている。この天板１１６には、ヘッドユニット１１１を主走査方向であるｘ方向に駆動させる際にヘッドユニット１１１をガイドする一対のｘ走査用係合溝１１３ａと、ヘッドユニット１１１を副走査方向であるｙ方向に駆動させる際にヘッドユニット１１１をガイドするｙ走査用ガイド機構１１３ｂと、パージトレイ１１４及び受光孔１１５が配置されている。なお、ヘッドユニット１１１は、一方のｘ走査用係合溝１１３ａに沿って作業台近傍に設けられる図示しない駆動手段によってｘ走査方向に往復動されるようになっている。
【００３０】
造形ステージ１１２は、水平で平坦な造形面を有し、造形面上に造形材を堆積させ、立体造形物を形成するための可動ステージであり、鉛直方向に移動させることができる。この造形ステージ１１２は、天板１１６の中央に配置されている。ヘッドユニット１１１は、図示しない駆動装置によって、造形ステージ１１２と平行に２次元走査される可動ユニットである。
【００３１】
この３次元造形装置１０では、鉛直方向をｚ方向とし、互いに直交する水平方向をｘｙ方向とすれば、ユーザから見て左右方向となるｘ方向を主走査方向とし、ユーザから見て前後方向となるｙ方向を副走査方向として、２次元走査が行われる。造形材は、主走査方向の走査時に吐出される。また、ヘッドユニット１１１は、上記２次元走査により、矩形エリア内の任意の位置に移動させることができ、当該矩形エリアが可動エリアとなる。
【００３２】
また、言い換えれば、ここでのｙ方向とは、後述するモデル材用ノズルユニット３２及びサポート材用ノズルユニット３１の各々が有する複数のオリフィス（後述する吐出口２）が配列した並び方向であり、ｘ方向は水平面内においてこのｙ方向と直交する方向である。
【００３３】
ｘ走査用係合溝１１３ａは、ヘッドユニット１１１を主走査方向へ走査する駆動装置と係合させるための溝であり、天板１１６の前端部及び後端部に形成されている。パージトレイ１１４は、ヘッドユニット１１１から排出された造形材を使用済み造形材として一時的に収容する容器であり、その様な使用済み造形材からなる造形材液が廃液として保持される。パージトレイ１１４は、ヘッドユニット１１１の可動エリア内であって、造形ステージ１１２よりも左側に配置されている。
【００３４】
３次元造形装置１０では、造形処理中において、定期的にパージ処理が行われる。パージ処理は、ヘッドユニット１１１を造形エリアとしての造形ステージ１１２上からパージトレイ１１４上に移動させ、ヘッドユニット１１１に搭載されている造形材ノズル３１２，３２２から造形材を強制的に吐出させることにより、造形材を吐出するための吐出口２や、吐出口２に造形材を供給するための造形材供給経路内に残留する残留物を除去するとともに、造形材ノズル３１２，３２２の表面に、図示しないゴム部材を当接させ、摺動させることにより、造形材ノズル表面を清掃する処理である。ここで、ノズルから吐出された造形材は、後述する廃液タンク１３Ｈに回収されるようになっている。
【００３５】
受光孔１１５は、造形材を硬化させるためのＵＶ光の照度を検出する照度センサ用の受光窓であり、天板１１６に形成された貫通孔からなる。この受光孔１１５は、造形ステージ１１２を挟んでパージトレイ１１４とは反対側に配置されている。また、具体的な動作としては、操作表示部１２に設けられるランプユニット３５の照度検査スイッチを押下し、ヘッドユニット１１１を駆動させることにより、自動的に受光孔１１５の真上に位置させ、ランプユニット３５を点灯させ、ＵＶ光の照度を、受光孔１１５の内部に設けられる照度センサにより検出させる。
【００３６】
カートリッジ収容部１３０内には、２つのモデル材カートリッジ１３Ｍと、２つのサポート材カートリッジ１３Ｓと、廃液タンク１３Ｈが収容されている。ヘッドユニット１１１から吐出される造形材には、造形対象物自体を構成するモデル材Ｍと、造形対象物のオーバーハング部分や孤立部分を支持し、最終的には除去されるサポート材Ｓとがある。
【００３７】
本実施例では、サポート材Ｓは、モデル材Ｍに比べ、サポート材Ｓを除去するための水に対する溶解性の高い材料が含まれている。なお、ここでのオーバーハング部分とは、造形物がｚ方向（つまり高さ方向）において下方に位置する造形部分よりｘ−ｙ平面で張り出した部分を意味し、言い換えれば、オーバーハング形状を有する造形物とは、既に成形されたモデル材のスライスが存在しない部分の上表面に新たなモデル材のスライスが成形される部分（オーバーハング部）を有する造形物である。
【００３８】
モデル材カートリッジ１３Ｍは、使用前のモデル材Ｍを収容する着脱式の造形材タンクである。サポート材カートリッジ１３Ｓは、使用前のサポート材Ｓを収容する着脱式の造形材タンクである。つまり、モデル材カートリッジ１３Ｍやサポート材カートリッジ１３Ｓには、ヘッドユニット１１１の造形材ノズル３１２，３２２から吐出させる前の造形材が収容される。
【００３９】
廃液タンク１３Ｈは、パージトレイ１１４や後述するヘッドユニット１１１内のローラードレイントレイ（後述）から回収された廃液を蓄積するための貯留容器であり、取り外して交換することができる。なお、廃液タンク１３Ｈには、内部に液面検出用のセンサや、廃液タンク１３Ｈ自体の重量を検出する重量センサなどを設けることにより、廃液タンク１３Ｈ内の廃液の程度を検出し、オペレータに通知する機能を搭載している。
【００４０】
カートリッジ収容部１３０内には、２個のモデル材カートリッジ１３Ｍと、２個のサポート材カートリッジ１３Ｓとが収容可能であり、両カートリッジを交互に使用することにより、造形処理を中断させることなく空になったカートリッジを交換することができる。
【００４１】
＜ヘッドユニット１１１＞
図３は、図２のヘッドユニット１１１の概略構成の一例を示した図であり、図中の（ａ）には、ヘッドユニット１１１をｙ方向（ヘッドユニット１１１の副走査方向）から見た様子が示され、（ｂ）には、ｘ方向（ヘッドユニット１１１の主走査方向）から見た様子が示され、（ｃ）には、ｚ方向から見た様子が示されている。
【００４２】
このヘッドユニット１１１は、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２、ｙ走査用ホルダユニット３３、ローラーユニット３４及びランプユニット３５により構成され、これらのユニット３１〜３５を一体的に保持している。ユニット３１〜３５は、この順に、ｘ方向に配列されている。
【００４３】
なお、ｘ軸方向に沿うサポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２、ローラーユニット３４及びランプユニット３５の配列の基本的な考え方は、以下の通りである。ヘッドユニット１１１の主走査方向の往路方向をベースに考えると、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２は、いずれか一方が他方の前方に位置すればよい。このようなノズルユニットのレイアウトに対して、ローラーユニット３４ならびにランプユニット３５は、ローラーの作用を往路で行いたい場合は、往路進行方向において、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２の後方にローラーユニット３４、ランプユニット３５の順で配置し、ローラーの作用を復路で行いたい場合は、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２の復路の進行方向において後方にローラーユニット３４、ランプユニット３５の順で配置すればよい。
【００４４】
また、上記実施例においては、ヘッドユニット１１１から新たな最上層となるための樹脂を吐出させた後、造形途中の未硬化状態の最上層の樹脂層に対して、ローラーユニット３４による余剰樹脂の掻き取りを行った後、ランプユニット３５によって少なくとも最上層の樹脂層に対する硬化のためのＵＶ光を照射する方法を採用した。
【００４５】
しかし、これ以外にも、ヘッドユニット１１１から新たな最上層となるための樹脂を吐出させた後、余剰樹脂層を含む最上層に対して、ランプユニット３５によって一旦光を照射した後、造形途中の未硬化状態の最上層の樹脂層に対して、ローラーユニット３４による余剰樹脂の掻き取りを行い、その後再度ランプユニット３５によって少なくとも最上層の樹脂層に対する硬化のためのＵＶ光を照射する方法もある。
【００４６】
この場合、ランプユニット３５は、ヘッドユニット１１１において、ｘ方向、つまりヘッドユニット１１１の主走査方向で、サポート材用ノズルユニット３１、モデル材用ノズルユニット３２を挟む前後方向に一対のランプユニット３５を設けることにより、上述のような二度の照射を行うことができる。また、この場合、一度目の照射と二度目の照射を合わせて、最終的に所望する樹脂の硬化の程度を達成するようになるため、一度目の照射後の樹脂は硬化状態ではなく、まだその後のローラーユニット３４による掻き取り動作のために、流動可能な、半硬化状態である。このため、この場合においても、ローラーユニット３４による樹脂の掻き取り前の最上層の状態は、未硬化または流動可能な状態と表現することとする。
【００４７】
モデル材用ノズルユニット３２は、モデル材カートリッジ１３Ｍから供給されるモデル材Ｍを吐出するためのノズルユニットであり、モデル材Ｍを一時的に収容するリザーブタンク３２１と、造形ステージ１１２に対しモデル材Ｍを吐出する複数の吐出口２がｙ方向に配列された造形材ノズル３２２からなる。
【００４８】
サポート材用ノズルユニット３１は、サポート材カートリッジ１３Ｓから供給されるサポート材Ｓを吐出するためのノズルユニットであり、サポート材Ｓを一時的に収容するリザーブタンク３１１と、サポート材Ｓを吐出する複数の吐出口２がｙ方向に配列された造形材ノズル３１２からなる。
【００４９】
モデル材Ｍやサポート材Ｓは、造形材ノズル３２２ならびに３１２の各々に設けられる吐出口２ごとにノズルユニット内に設けられる圧電素子の振動を利用することにより、吐出口２から液滴となって射出される。吐出口２は一定ピッチでｙ方向において直線上に配置されている。
【００５０】
ヘッドユニット１１１は、造形材ノズル３１２，３２２から造形材を吐出させながらｘ方向に走査することにより、造形材ノズル３１２，３２２の各々に設けられる全ての吐出口２の配列長さに対応する所定幅の造形材層を１回の主走査によって造形ステージ１１２上に形成することができる。
【００５１】
ｙ走査用ホルダユニット３３は、ヘッドユニット１１１を副走査方向へ走査するために、ｘ走査用係合溝１１３間を結ぶ橋梁体に支持されている。このｙ走査用ホルダユニット３３が上記橋梁体に支持されるとともに、橋梁体上に設けられる図示しない駆動部により、橋梁体に設けられる図示しないｙ方向（ヘッドユニット１１１の副走査方向）に延びる軸に沿ってヘッドユニット１１１を駆動する構造となっている。なお、ヘッドユニット１１１のｙ方向（ヘッドユニット１１１の副走査方向）の駆動方式としては、ヘッドユニット１１１自体に駆動部を内蔵させ、上述した軸上を移動させるようにしてもよい。
【００５２】
ローラーユニット３４は、膜厚調整用ローラー３４１と、このローラー３４１を回転させる駆動部（図示せず）と、膜厚調整用ローラー３４１によって造形ステージ１１２上に形成される造形材層の最表面から掻き取られた造形材を使用済み造形材として一時的に収容するローラードレイントレイ（後述）からなる。
【００５３】
膜厚調整用ローラー３４１は、造形ステージ１１２上に吐出し堆積させた造形材膜の厚さを調整する。より詳細に説明すれば、膜厚調整用ローラー３４１は、造形材ノズル３１２，３２２から吐出された造形材にて形成された最表面層の一部を、ランプユニット３５にて硬化させる前に所定の厚みを掻き取ることにより、最表面層の厚みの最適化を図っている。また、膜厚調整用ローラー３４１は、造形材膜の表面を平坦化するためのローラーでもあり、ｙ方向の回転軸を中心として回転する。より詳細に説明すれば、膜厚調整用ローラー３４１が作用する際のヘッドユニット１１１の進行方向に対して、膜厚調整用ローラー３４１は、順方向に回転する。膜厚調整用ローラー３４１にて掻き取られ、上記ローラードレイントレイ内に収容された造形材は、使用済み造形材からなる廃液として廃液タンク１３Ｈへ送られる。
【００５４】
ランプユニット３５は、造形ステージ１１２上に吐出し堆積させた造形材膜にＵＶ光を照射するためのＵＶランプ３５１からなり、吐出口２の配列長さよりも幅が広い照射エリアを造形ステージ１１２上に形成することができる。
【００５５】
図３に示すランプユニット３５のレイアウトを採用した場合は、図の左から右にヘッドユニット１１１を移動させる、いわゆる主走査の往路においては、ランプユニット３５は、造形材ノズル３１２，３２２よりも先行した位置に配置されるため、往路に吐出した造形物の表面にＵＶ光を照射することがない。従って、点灯制御を容易化するため、常時点灯していてもよい。実際のＵＶ光の照射は、復路において、膜厚調整用ローラー３４１が造形物の最表面の厚みを適正化した後の最表面に対して行われることとなる。
【００５６】
なお、ここでのランプユニット３５は、ＵＶ光を照射する光源であれば、ＵＶ光照射用ランプに限る必要はなく、ＵＶ光を照射するＬＥＤ光源も含むものである。つまり、ＵＶ光などの樹脂硬化に必要な特定波長の光を照射する樹脂硬化用の光照射手段である。更に、光硬化型の樹脂に代えて、造形用樹脂として所定の温度によって硬化するような熱可塑性樹脂を採用するのであれば、本発明のランプユニット３５に代えて、樹脂硬化手段として、冷却または加熱手段を採用したり、場合によっては、不要な場合もある。
【００５７】
＜造形処理＞
図４は、図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、造形ステージ１１２上に立体造形物が形成される様子が示されている。図中には、立体造形物を造形中の３次元造形装置１０におけるヘッドユニット１１１及び造形ステージ１１２をｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面の様子が示されている。
【００５８】
モデル材Ｍ及びサポート材Ｓは、造形ステージ１１２に対し、主走査方向（ｘ方向）の走査中にヘッドユニット１１１から下方へ液滴３となって吐出される。主走査往路時に造形ステージ１１２上に吐出し堆積させたこれらの造形材からなる造形材層は、主走査復路において、膜厚調整用ローラー３４１により膜厚が調整され、ＵＶランプ３５１によるＵＶ光の照射によって硬化する。なお、上記の説明では、モデル材Ｍ及びサポート材Ｓの吐出を、主走査の往路方向にて行うと共に、ヘッドユニット１１１の主走査の復路において行っても良い。また、モデル材Ｍ及びサポート材Ｓの吐出を、ヘッドユニット１１１の主走査の復路単独で行ってもよい。
【００５９】
本実施の形態におけるモデル材Ｍ及びサポート材Ｓは、共にＵＶ硬化性の樹脂であり、同一のＵＶランプ３５１によりＵＶ光が照射されることにより硬化する。なお、３次元造形装置１０に使用可能な樹脂としては、光硬化性の樹脂の他に、熱を与えて硬化させる熱硬化性の樹脂や、自然冷却により硬化する熱可塑性樹脂を用いることもできる。
【００６０】
ヘッドユニット１１１のｙ方向の長さ（ヘッド幅）に対応する一定幅の帯状領域は、フィールドと呼ばれ、あるフィールドについて、造形材層の形成が完了すれば、ヘッドユニット１１１を副走査方向（ｙ方向）へ移動させ、隣接するフィールドに対する造形材層の形成が開始される。どの程度ヘッドユニット１１１を副走査方向（ｙ方向）へ移動させるかは、造形ステージ１１２上にて形成する造形物をどのような位置に配置させるかによって決定され、その決定は、造形依頼者端末２０における依頼者の入力に基づいて行われる。
【００６１】
ヘッドユニット１１１は、ｘ走査用係合溝１１３間をｙ方向に跨ぐ門型の橋梁体に支持され、一対のｘ走査用係合溝１１３に沿って主走査方向に走査される。なお、本実施の形態では、門型の橋梁体にヘッドユニット１１１を支持させ、一対のｘ走査用係合溝１１３に沿ってヘッドユニット１１１を主走査方向に移動させる構成としたが、ｘ走査用係合溝１１３を１本とし、ヘッドユニット１１１を片持ちで支持した状態で主走査方向に移動させる構成としても良い。
【００６２】
ヘッドユニット１１１に配設されたモデル材用ノズルユニット３２及びサポート材用ノズルユニット３１により造形可能なｙ方向の幅は造形ステージ１１２上の造形エリアに対して短いため、ヘッドユニット１１１を主走査方向へ往復移動させて１フィールド分の造形が完了すると、ヘッドユニット１１１を副走査方向（ｙ方向）に移動させて隣接するフィールドの造形が行われる。ユーザが設定した立体造形物が１フィールド内に収まる場合には、ヘッドユニット１１１の副走査方向への移動は行われない。なお、ヘッドユニット１１１による造形可能なｙ方向の幅が造形ステージ１１２上の造形エリアのｙ方向の幅よりも同一又は大きい場合には、ヘッドユニット１１１は副走査方向へ移動させながら造形する必要はなく、副走査方向への移動機構は不要となる。
【００６３】
造形ステージ１１２上には、上述したヘッドユニット１１１の主走査及び副走査によって造形材層がフィールドごとに形成され、立体造形物を構成する１つの樹脂層が形成される。この樹脂層は、スライス層と呼ばれ、あるｚ方向の位置でスライス層の形成が完了すれば、造形ステージ１１２をスライス層の厚さに相当する距離だけ下方向（ｚ方向）へ移動させ、次のスライス層の形成が開始される。
【００６４】
この３次元造形装置１０では、着脱可能な可搬プレート４１の上面が造形ステージ１１２であり、可搬プレート４１と、可搬プレート４１が載置されるプレート取付台４２とから、ｚ方向に移動可能なｚ移動ユニット４０が構成される。ｚ移動ユニット４０は、ｚ駆動装置４３によりｚ方向の位置が調整される。ｚ駆動装置４３は、ヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の高さ方向の相対位置を変化させる垂直駆動手段である。可搬プレート４１は、矩形状の金属板からなり、造形依頼者端末２０から指示した全ての造形が完了した時点で、立体造形物を載せたままの状態で、プレート取付台４２から取り外すことができる。プレート取付台４２には、可搬プレート４１を固定するための固定機構（図示せず）が設けられる。
【００６５】
立体造形物は、モデル材Ｍによって構成され、サポート材Ｓは、立体造形物のオーバーハング部分や孤立部分を支持し、最終的には所定の方法によって除去される。例えば、モデル材Ｍとして、水に対し不溶性又は難溶性の樹脂を用い、サポート材Ｓとして、易溶性の樹脂を用いれば、可搬プレート４１上に形成された造形物を取り出して水に浸すことにより、サポート材Ｓからなる造形材層だけを容易に除去することができる。また、言うまでもなく、造形物としてのモデル材Ｍからサポート材Ｓの除去は、従来通り、手を用いてモデル材Ｍからサポート材Ｓを外すようにしても良い。
【００６６】
この例では、可搬プレート４１上に形成された下地層ＳＳ上にモデル材Ｍ及びサポート材Ｓからなるスライス層を積層形成することによって所望の立体造形物が形成される。下地層ＳＳは、可搬プレート４１の傾きや表面の凹凸を吸収し、また、造形物を剥離し易くするサポート材Ｓからなる。さらに、この下地層ＳＳは、可搬プレート４１の傾きや表面の凹凸を吸収できるのであれば、造形依頼者端末２０における造形条件において、中実の構造以外に格子状などの中空構造を採用することにより、材料の使用量の低減を図ることもできる。
【００６７】
＜主走査＞
図５は、図２の３次元造形装置１０における造形時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、図中の（ａ）には、ｘ方向の主走査往路の様子が示され、（ｂ）には、主走査復路の様子が示されている。主走査往路では、ｚ方向に関して造形ステージ１１２の位置がヘッドユニット１１１から離間した位置に固定され、モデル材Ｍやサポート材Ｓが造形材ノズル３１２，３２２から吐出される。造形ステージ１１２上には、これらの造形材からなる造形材層４が形成される。
【００６８】
なお、図５（ａ）に開示するヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の距離と、図５（ｂ）に開示するヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の距離とは明らかに異なるように示しているが、これは動作の内容をわかりやすく説明するためであり、実際は、図５（ａ）の状態でのヘッドユニット１１１と造形ステージ１１２との間の距離は２ｍｍ以下であり、図５（ｂ）におけるその距離は、図５（ａ）の状態から造形ステージ１１２をｚ方向で且つヘッドユニット１１１に近づくように１ｍｍ以下の距離を移動させるようになっている。
【００６９】
造形材層４の厚みはユーザが造形精度や造形速度の観点から決定することができる。つまり、ユーザが造形精度を優先することを選択すれば、造形材層４の厚みは設定可能な最小の厚み又はその近傍の厚みに設定し、造形速度を優先することを選択すれば、最低限の造形精度を維持した厚みに設定すればよい。このような選択は、造形依頼者端末２０において形状情報以外の造形条件として選択、設定することができるようになっている。
【００７０】
主走査復路の走査は、膜厚調整用ローラー３４１が造形材層４と接触する位置まで造形ステージ１１２を上方へ移動させた状態で行われる。この主走査復路では、主走査往路での造形材の吐出に加え、モデル材Ｍやサポート材Ｓが造形材ノズル３１２，３２２から吐出させることも可能であり、主走査往路や復路で吐出し堆積させた造形材層４の上層部が膜厚調整用ローラー３４１によって掻き取られる。
【００７１】
造形材ノズル３１２，３２２に配設された各ノズルからの造形材の吐出量には個体差があり、また、予め設定された厚みの造形材層４が正確に得られるように、造形材ノズル３１２，３２２からの造形材の吐出量を制御するのは困難であるため、少なくとも各造形層を形成する単位で、造形材ノズル３１２，３２２からは設定された厚み以上の造形材を吐出し、余分な造形材を膜厚調整用ローラー３４１により掻き取って回収することで、予め設定された厚みの造形材層４を維持し、均一な厚みの造形材層４を積層することができる。但し、膜厚調整用ローラー３４１を、その時点での造形層の最表面に当接させるタイミングは、造形データとしての各スライス層データ単位での最表面で行う必要はなく、造形の種々の狙い、例えば、造形精度と造形速度の両立の観点から、必要なタイミングにて行うことができる。
【００７２】
膜厚調整用ローラー３４１は、主走査の往路及び復路に関わらず、一定の回転数で同じ向きに回転する。ＵＶランプ３５１は、造形材の種類や造形材層４の厚さ、ｘ方向の走査速度に応じた所定の光度で点灯し、主として、膜厚調整用ローラー３４１による膜厚調整後の造形材層４をＵＶ光の照射によって硬化させる。
【００７３】
次に、廃液タンク１３Ｈ内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを詰まり検出用の圧力センサを用いて検知する構成について、図６〜図１４を用いて説明する。
【００７４】
＜廃液トレイ＞
図６は、使用済み造形材からなる廃液を一時的に収容する廃液トレイの構成例を示した図である。図中の（ａ）は、図２のパージトレイ１１４の構成例を示した断面図であり、パージトレイ１１４付近をｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面が示されている。このパージトレイ１１４は、矩形状の底板５０を側壁が取り囲む形状からなる受皿部である。
【００７５】
パージトレイ１１４の側壁は、天板１１６に接合され、底板５０には、廃液を吸い込むための吸込口５１が設けられている。また、底板５０には、下面から突出する接続部が設けられ、パージトレイ１１４内の廃液を廃液タンク１３Ｈへ移送するための廃液管５２が接続されている。パージトレイ１１４内に収容された廃液は、吸込口５１を介して吸引され、廃液管５２内を通って廃液タンク１３Ｈへ移送される。
【００７６】
図中の（ｂ）は、図３のヘッドユニット１１１におけるローラーユニット３４内のローラードレイントレイ３４３の構成例を示した斜視図である。このローラーユニット３４は、膜厚調整用ローラー３４１、ブレード３４２、ローラードレイントレイ３４３及び吸引パイプ３４４からなる。
【００７７】
ブレード３４２は、膜厚調整用ローラー３４１に付着した造形材を掻き取り、ローラードレイントレイ３４３内へ誘導するための掻き取り部材であり、薄い板状体からなる。ローラードレイントレイ３４３は、ブレード３４２によって掻き取られた造形材を使用済み造形材として一時的に収容するための受皿部であり、使用済み造形材からなる造形材液が廃液として保持される。
【００７８】
吸引パイプ３４４は、ローラードレイントレイ３４３内の廃液を吸引して廃液タンク１３Ｈへ移送するための廃液管である。ローラードレイントレイ３４３内に収容された廃液は、吸引パイプ３４４の先端から吸引され、吸引パイプ３４４内を通って廃液タンク１３Ｈへ移送される。
【００７９】
＜廃液ポンプ６０＞
図７は、パージトレイ１１４やローラードレイントレイ３４３内の廃液を廃液タンク１３Ｈへ流入するための廃液ポンプ６０の構成例を示した断面図であり、廃液ポンプ６０の正回転時の様子が示されている。この図では、ローター６１の駆動部が省略されている。
【００８０】
廃液ポンプ６０は、正回転及び逆回転可能なローター６１を有し、正回転させることにより、パージトレイ１１４又はローラードレイントレイ３４３内の廃液を廃液タンク１３Ｈへ流入させるポンプである。その様な廃液ポンプ６０には、２つのローラー６２が配設されたローター６１と、廃液が管内へ流入されるチューブ６３と、ポンプ筐体６４からなるチューブポンプが用いられる。このチューブポンプは、ローラー６２によってチューブ６３内の廃液を押し出す絞り出し方式のポンプである。
【００８１】
ローター６１は、回転軸を中心として回転する円板状の回転体であり、周面から突出するようにローラー６２が配設されている。ローラー６２は、その回転軸がローター６１の回転軸と平行であり、ポンプ筐体６４の内周面とローター６１の周面との間に周面に沿って配置されたチューブ６３の一部分を押し潰す。
【００８２】
各ローラー６２は、ローター６１の回転軸を挟んで互いに反対側に配置されている。チューブ６３は、ローラー６２の押圧力によって弾性変形する廃液管であり、両端がポンプ筐体６４から引き出されている。ローター６１を回転させることにより、ローラー６２がローター６１とは反対方向に回転し、ローラー６２によって押し潰されるチューブ６３の位置が移動する。この作用により、チューブ６３の一端から廃液が吸引され、他端から吐出される。
【００８３】
正回転時には、チューブ６３の一端が廃液の吸込口６３ａとなり、チューブ６３の他端が廃液の吐出口６３ｂとなる。吐出口６３ｂを介して吐出された廃液は、廃液管を通って廃液タンク１３Ｈへ流入する。一方、ローター６１を逆回転させることにより、廃液を逆流させることができる。逆回転とは、ローター６１を正回転時とは反対方向へ回転させることであり、吐出口６３ｂから吸引された廃液は、チューブ６３内を通って吸込口６３ａから吐出される。
【００８４】
＜廃液タンク１３Ｈ＞
図８は、図２の廃液タンク１３Ｈの構成例を示した断面図であり、廃液タンク１３Ｈをｚｘ面に平行な鉛直面で切断した場合の切断面が示されている。この廃液タンク１３Ｈは、廃液を貯留するためのタンク本体１３２と、タンク本体１３２を収容する直方体形状のカートリッジ筐体１３１と、タンク本体１３２の注入口７２に被せるためのタンクキャップ７３により構成される。
【００８５】
タンク本体１３２は、折り畳んで収納することができる袋状の容器であり、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン樹脂からなる。タンク本体１３２の容積、すなわち、タンク本体１３２内に収容可能な廃液の量は、パージトレイ１１４及びローラードレイントレイ３４３に比べて十分に大きい。注入口７２は、鉛直上方に向けて固定される。例えば、注入口７２は、カートリッジ筐体１３１の上板７１に設けられた開口を介して引き出された注入口７２の下面を上板７１の上面に当接させることにより、固定される。
【００８６】
タンクキャップ７３は、注入口７２を覆う皿状の蓋からなり、廃液管接続部７３ａ，７３ｂ及び通気孔７３ｃが上板に設けられている。廃液管接続部７３ａは、廃液ポンプ６０に接続された廃液管５３を接続するための係合部であり、タンクキャップ７３の上面から鉛直上方へ突出する形状からなる。廃液管接続部７３ｂは、タンク本体１３２内に収容される廃液管５４を接続するための係合部であり、タンクキャップ７３の下面から鉛直下方へ突出する形状からなる。
【００８７】
廃液管５３を通り、廃液管接続部７３ａを介して流入された廃液は、廃液管５４の下端から排出され、タンク本体１３２内に蓄積される。通気孔７３ｃは、タンク本体１３２内の空気を外部へ排出するための貫通孔からなる。
【００８８】
廃液の液面Ａ１は、タンク本体１３２内における廃液の蓄積量が増えるに従って上昇する。廃液管５４の下端は、廃液の蓄積量が一定量以下であれば、液面Ａ１よりも高い位置にある。一方、廃液管５４の下端は、廃液の蓄積量が一定量を越えれば、液面下となる（液面Ａ１がＡ２に位置する場合）。
【００８９】
廃液ポンプ６０のローター６１を逆回転させた場合、廃液管５４の下端が液面よりも下側に位置すれば、タンク本体１３２内の廃液が廃液管５４を介して吸引される。一方、廃液管５４の下端が液面よりも上側に位置すれば、タンク本体１３２内の空気が廃液管５４を介して吸引される。
【００９０】
廃液管５４の下端が液面下にあって、廃液を吸引する場合と、廃液管５４の下端が液面上にあって、空気を吸引する場合とでは、廃液管５３，５４内の圧力が大きく異なることから、廃液ポンプ６０の逆回転時における廃液管５３，５４内の圧力を測定することにより、タンク本体１３２内の液面が廃液管５４の下端に到達したことを検出することができる。廃液管５４の長さを調節することにより、検知対象とする液面の位置を調整することができる。
【００９１】
この廃液タンク１３Ｈには、廃液タンク１３Ｈの重さを測定し、廃液タンク１３Ｈ内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを検知するための重量センサ８０が配設されている。重量センサ８０は、検出面に付加される圧力を検出する圧力センサからなり、例えば、応力によって抵抗体が変形した際の電気抵抗の変化量からひずみ量を求めて応力を検出するひずみゲージが用いられる。
【００９２】
この様な重量センサ８０を用いて廃液タンク１３Ｈの重さを測定することにより、廃液タンク１３Ｈ内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを検知することができ、廃液が廃液タンク１３Ｈの通気孔７３ｃを介して溢れ出ることを事前に認識することができる。
【００９３】
＜モニター画面２１＞
図９は、図２の３次元造形装置１０における動作の一例を示した図であり、造形処理中のモニター画面２１が示されている。このモニター画面２１には、モデル材カートリッジ１３Ｍごとのモデル材Ｍの残量と、サポート材カートリッジ１３Ｓごとのサポート材Ｓの残量と、カートリッジ１３Ｍ，１３Ｓの交換の推奨時刻と、使用中のカートリッジを示すアイコンと、廃液タンク１３Ｈ内の造形材の蓄積量が表示されている。
【００９４】
３次元造形装置１０の操作表示部１２には、図９に示すように、造形中のモデル材カートリッジ１３Ｍ、サポート材カートリッジ１３Ｓの残量及び交換推奨時刻、廃液タンク１３Ｈの蓄積量が表示される。これにより、操作者は、モデル材カートリッジ１３Ｍ、サポート材カートリッジ１３Ｓを交換すべきタイミングや、廃液タンク１３Ｈ内に蓄積された廃液を廃棄すべきか否かを視覚的に認識することができる。廃液タンク１３Ｈに蓄積された廃液の蓄積量は、重量センサ８０が測定した測定値に基づいて算出され、操作表示部１２に表示される。
【００９５】
廃液タンク１３Ｈに蓄積された廃液の蓄積量が所定量以上に達した場合、すなわち、重量センサ８０の測定値が所定値以上に達した場合は、操作表示部１２に廃液タンク１３Ｈ内に蓄積された廃液の廃棄を促すメッセージが表示される。または、廃液タンク１３Ｈからの廃液の溢れ出しを確実に防止するために造形処理を強制的に中断する。
【００９６】
また、造形処理の開始時には、これから造形する造形物において発生する廃液量と既に蓄積された廃液量とに基づいて、造形の途中で廃液タンク１３Ｈ内に蓄積される廃液量が所定量以上になることが事前に判明している場合には、造形処理を開始させないか、あるいは、造形開始時に操作者にその旨を知らせるメッセージを表示させることができる。
【００９７】
なお、本実施例では、廃液の蓄積量を検出する蓄積量検出センサとして重量センサ８０を用いたが、これに代わり、液面の位置を検出するフロートセンサを廃液タンク１３Ｈ内に設けて、液面の位置から廃液の蓄積量を検知する構成としてもよい。
【００９８】
しかし、重量センサ８０に経時劣化等による検出精度の低下や故障が発生した場合は、廃液タンク１３Ｈ内の廃液の蓄積量を正しく検知できないことがある。また、袋状の容器からなるタンク本体１３２がカートリッジ筐体１３１内に十分に展開していない場合は、廃液タンク１３Ｈの重さが一定値を越える前に、廃液が廃液タンク１３Ｈから溢れ出てしまうことも考えられる。この様な場合であっても、廃液ポンプ６０の逆回転時における廃液管５３，５４内の圧力を測定することにより、タンク本体１３２内の液面が廃液管５４の下端に到達したことを正しく検知することができ、廃液が廃液タンク１３Ｈから溢れ出ることを事前に検知することができる。
【００９９】
廃液ポンプ６０を逆回転させて、廃液管５３、５４内の圧力を測定した結果、タンク本体１３２内の液面が廃液管５４の下端に到達したことを検知した場合は、操作表示部１２にその旨を表示すると共に、造形処理は強制的に中断される。なお、本実施例では、３次元造形装置１０の操作表示部１２に廃液の廃棄を促す報知を行うこととしたが、ネットワークで接続された造形依頼者端末２０に報知を行う構成として良い。
【０１００】
＜廃液移送経路＞
図１０は、パージトレイ１１４及びローラードレイントレイ３４３から廃液タンク１３Ｈまで廃液を移送する廃液移送経路の一例を示したブロック図である。この廃液移送経路は、パージトレイ１１４から廃液タンク１３Ｈへ廃液を移送するための第１移送路と、ローラードレイントレイ３４３から廃液タンク１３Ｈへ廃液を移送するための第２移送路とからなり、分岐部５６で分岐している。
【０１０１】
第１移送路は、廃液ポンプ６０ａを介して、パージトレイ１１４と分岐部５６とを接続する廃液管５５ａと、分岐部５６と廃液タンク１３Ｈとを接続する廃液管５５ｃとで構成される。第２移送路は、廃液ポンプ６０ｂを介して、ローラードレイントレイ３４３と分岐部５６とを接続する廃液管５５ｂと、廃液管５５ｃとで構成される。すなわち、パージトレイ１１４及びローラードレイントレイ３４３に一時的に蓄積された廃液を廃液タンク１３Ｈへ移送するための廃液管は、廃液管５５ａ〜５５ｃからなる。
【０１０２】
なお、本実施の形態では、第１移送路及び第２移送路は、廃液ポンプ６０ａ及び６０ｂよりも廃液タンク１３Ｈ側に分岐部５６を設け、当該分岐部５６にて廃液を合流させてから、廃液タンク１３Ｈへ廃液を運ぶ移送路としているが、分岐部５６を設けずに各々の廃液移送路を個別に廃液タンク１３Ｈに接続してもよい。その場合は、パージトレイ１１４から廃液を移送する廃液管は、第１移送路のことを示し、ローラードレイントレイ３４３から廃液を移送する廃液管とは、第２移送路を示す。
【０１０３】
廃液ポンプ６０ａのローター６１を正回転させることにより、第１移送路を介してパージトレイ１１４内の廃液が廃液タンク１３Ｈへ流入される。また、廃液ポンプ６０ｂのローター６１を正回転させることにより、第２移送路を介してローラードレイントレイ３４３内の廃液が廃液タンク１３Ｈへ流入される。廃液ポンプ６０ａ及び６０ｂは、廃液管５５ａ，５５ｂからなる移送路の中間部に介装される。なお、本実施の形態では、廃液ポンプ６０ａ及び６０ｂとしてチューブポンプを用いたが、これに限らずピストンポンプやダイアフラムポンプを用いてもよいことは云うまでもない。
【０１０４】
圧力センサ９１〜９３は、廃液管５５ａ〜５５ｃ内の圧力を測定し、廃液管の詰まりを検知するためのセンサであり、例えば、隔膜（ダイアフラム）の変形量から圧力を検出するダイアフラムゲージが用いられる。
【０１０５】
圧力センサ９１は、第１移送路における廃液ポンプ６０ａよりも上流側、すなわち、パージトレイ１１４側に設けられ、パージトレイ１１４と圧力センサ９１との間における廃液管５５ａの詰まりを検出するのに用いられる。また、圧力センサ９２は、第２移送路における廃液ポンプ６０ｂよりも上流側、すなわち、ローラードレイントレイ３４３側に設けられ、ローラードレイントレイ３４３と圧力センサ９２との間における廃液管５５ｂの詰まりを検出するのに用いられる。
【０１０６】
圧力センサ９３は、分岐部５６よりも下流側、すなわち、廃液タンク１３Ｈ側に設けられ、圧力センサ９３と廃液タンク１３Ｈとの間における廃液管５５ｃの詰まりを検出するのに用いられる。圧力センサ９３は、廃液ポンプ６０ａに接続された廃液管５５ａと、廃液ポンプ６０ｂに接続された廃液管５５ｂとの合流点の近傍であって、当該合流点よりも廃液タンク１３Ｈ側に配置されている。
【０１０７】
廃液ポンプ６０ａの正回転時に、圧力センサ９１よりも上流側で廃液管５５ａの詰まりが生じれば、一定レベルを越える負圧が検出されることになる。また、廃液ポンプ６０ｂの正回転時に、圧力センサ９２よりも上流側で廃液管５５ｂの詰まりが生じれば、一定レベルを越える負圧が検出されることになる。一方、廃液ポンプ６０ａ又は６０ｂの正回転時に、圧力センサ９３よりも下流側で廃液管５５ｃの詰まりが生じれば、一定レベルを越える正圧が検出されることになる。
【０１０８】
廃液タンク１３Ｈの液面検出には、圧力センサ９３が用いられ、廃液タンク１３Ｈ内における廃液の液面が廃液管５４の下端に到達したことは、廃液ポンプ６０ａの逆回転時における圧力センサ９３の出力に基づいて、検出される。詰まり検出時には、正圧を検出し、液面検出時には、負圧を検出する必要があることから、圧力センサ９３には、正圧及び負圧の測定可能なセンサが用いられる。
【０１０９】
図１１は、廃液ポンプ６０ａを逆回転させた際に、圧力センサ９３により測定される圧力の変化を示した図であり、図中の（ａ）には、図８の廃液タンク１３Ｈ内における液面の位置がＡ１である場合が示され、（ｂ）には、液面の位置がＡ２である場合が示されている。
【０１１０】
廃液タンク１３Ｈ内に蓄積された廃液の液面がＡ１である場合、廃液管５４の下端は、液面Ａ１よりも上側に位置し、廃液ポンプ６０ａを逆回転させたとしても、廃液タンク１３Ｈ内の空気が吸引されるだけである。このため、廃液ポンプ６０ａの逆回転開始後、廃液管内に残留する残留物が吸引されることに起因して一時的に圧力が低下するものの、その変化量は（−５ｋＰａ）程度と小さく、概ね一定値（０ｋＰａ）が維持されている。
【０１１１】
これに対し、廃液の液面がＡ２である場合には、廃液管５４の下端が、液面Ａ１よりも下側に位置することから、廃液ポンプ６０ａを逆回転させることにより、廃液タンク１３Ｈ内に蓄積された廃液が吸引される。このため、廃液ポンプ６０ａの逆回転開始後、圧力は、著しく低下している。
【０１１２】
具体的に説明すれば、圧力は、廃液の粘性により経路長に応じた圧力損失があることから、廃液が廃液管５４の下端から圧力センサ９３に到達するまでの間、徐々に低下し、逆回転を開始してから１０秒程度経過した時点で、（−１５ｋＰａ）に飽和している。
【０１１３】
従って、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管５４の下端に到達したか否かを判定するためには、液面判定閾値をＢ＝−１２ｋＰａ程度と定め、圧力センサ９３により測定される圧力をその液面判定閾値と比較すれば良い。
【０１１４】
また、逆回転時の飽和圧力は、廃液ポンプ６０ａのローター６１を回転させる回転速度を速くするほど、低くなる。このため、逆回転時の回転速度を正回転時よりも速くすることにより、廃液管５４の下端が液面下にある場合の圧力を廃液管５４の下端が液面上にある場合に比べて十分に低くすることができ、廃液タンク１３Ｈ内の蓄積量が一定量を越えたか否かの検出精度を向上させることができる。
【０１１５】
図１２は、図１の３次元造形装置１０内の機能構成の一例を示したブロック図である。この３次元造形装置１０は、廃液ポンプ６０ａ，６０ｂ、重量センサ８０、圧力センサ９１〜９３、操作部１２１、表示部１２２、ネットワーク通信部４００、造形ジョブ記憶部４０１、造形処理部４０２、詰まり判定閾値記憶部４０３、比較部４０４，４０７，４１０、詰まり検出部４０５、液面判定閾値記憶部４０６、液面検出部４０８、蓄積量判定閾値記憶部４０９及び廃棄要否判定部４１１により構成される。
【０１１６】
ネットワーク通信部４００は、ＬＡＮ１経由で造形依頼者端末２０から受信した造形データを造形ジョブ記憶部４０１内に格納する。造形ジョブ記憶部４０１には、造形依頼者端末２０から取得した複数の造形ジョブが保持される。
【０１１７】
造形ジョブは、造形データとその属性情報とからなり、造形ジョブの識別情報に関連付けて保持される。造形データの属性情報には、造形データの識別情報、造形データの送受信日時、造形依頼者の識別情報などが含まれる。また、この造形データには、造形に必要なモデル材Ｍ及びサポート材Ｓの量や、造形時に造形に用いられずに廃棄される廃液量の情報も含む。なお、これら造形に必要な造形材の量や廃液量は、造形依頼者端末２０にて算出し、３次元造形装置１０に造形データの一部として送信してもよいし、造形依頼者端末２０から受信した造形データの形状情報に基づいて３次元造形装置１０内で計算し、造形ジョブ記憶部４０１に記憶してもよい。
【０１１８】
造形処理部４０２は、造形ジョブ記憶部４０１内の造形データに基づいて、造形ステージ１１２上に造形対象物を形成するための造形処理を行う。この造形処理は、例えば、造形操作者による造形指示に基づいて開始され、ヘッドユニット１１１のｘｙ駆動制御、造形ステージ１１２のｚ駆動制御、造形材ノズル３１２，３２２内の圧電素子を駆動することによる造形材の吐出制御、ＵＶランプ３５１を駆動することによる造形材の硬化制御、廃液ポンプ６０ａ，６０ｂの駆動制御が行われる。
【０１１９】
造形処理の開始時や造形処理中には、パージ処理が実行される。造形処理中におけるパージ処理は、定期的に行われる。例えば、パージ処理は、一定時間が経過するごとに実行される。或いは、予め定められたメンテナンススケジュールに従って、パージ処理が実行される。
【０１２０】
操作部１２１は、３次元造形装置１０の操作者を造形操作者と呼ぶことにすれば、造形操作者による操作を受け付けると、その操作内容に応じた操作信号を造形処理部４０２へ出力する。
【０１２１】
詰まり判定閾値記憶部４０３には、廃液管の詰まりを検出するための詰まり判定閾値ＴＭが保持される。具体的には、廃液管５５ａ及び５５ｂの詰まりを検出するための判定閾値ＴＭａ及びＴＭｂがそれぞれ保持され、廃液管５５ｃの詰まりを検出するための判定閾値ＴＭｃが保持される。判定閾値ＴＭａ及びＴＭｂは、いずれも負の数であり、判定閾値ＴＭｃは、正の数である。
【０１２２】
比較部４０４は、廃液ポンプ６０ａ又は６０ｂの正回転時に、圧力センサ９１〜９３によって測定された圧力を判定閾値ＴＭａ〜ＴＭｃと比較し、その比較結果を詰まり検出部４０５へ出力する。詰まり検出部４０５は、比較部４０４の比較結果に基づいて、廃液管５５ａ〜５５ｃの詰まりを検出し、その検出結果を造形処理部４０２及び表示部１２２へ出力する。
【０１２３】
造形処理部４０２は、造形処理の実行中に廃液管５５ａ〜５５ｃの詰まりが検出されれば、当該造形処理を中断する。表示部１２２は、廃液管５５ａ〜５５ｃの詰まりが検出されれば、廃液管に詰まりが生じたことを示すメッセージを表示する。
【０１２４】
液面判定閾値記憶部４０６には、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管５４の下端に到達したことを検出するための液面判定閾値ＥＭが保持される。この液面判定閾値ＥＭは、負の数であり、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管５４の下端に到達していない場合における圧力の変動幅に応じて予め定められる。
【０１２５】
比較部４０７は、廃液ポンプ６０ａの逆回転時に、圧力センサ９３によって測定された圧力を液面判定閾値ＥＭと比較し、その比較結果を液面検出部４０８へ出力する。液面判定閾値ＥＭと比較させる圧力には、廃液管５４の下端から吸引された廃液が圧力センサ９３に到達するまでの間の圧力変動を考慮して、廃液ポンプ６０ａの逆回転駆動が開始されてから一定時間Ｔが経過した時点での検出値が用いられる。時間Ｔは、固定値であっても良いが、廃液管５４の下端から圧力センサ９３までの経路長と、ローター６１の回転速度とに応じて異ならせても良い。
【０１２６】
液面検出部４０８は、比較部４０７の比較結果に基づいて、廃液タンク１３Ｈ内における廃液の液面が廃液管５４の下端に到達したことを検出し、その検出結果を廃棄要否判定部４１１へ出力する。
【０１２７】
蓄積量判定閾値記憶部４０９には、廃液タンク１３Ｈ内の蓄積量が一定量を越えたことを検出するための蓄積量判定閾値ＴＳが保持される。比較部４１０は、重量センサ８０により測定された重さを蓄積量判定閾値ＴＳと比較し、その比較結果を廃棄要否判定部４１１へ出力する。
【０１２８】
廃棄要否判定部４１１は、廃液タンク１３Ｈから廃液が溢れ出るのを事前に検知するために、廃液タンク１３Ｈが満充填状態であるか否かを判定し、蓄積された廃液の廃棄が必要であるか否かを判定する。廃液タンク１３Ｈが満充填状態であるか否かは、液面検出部４０８の検出結果と比較部４１０の比較結果とに基づいて、廃液タンク１３Ｈ内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かによって判定され、その判定結果が造形処理部４０２及び表示部１２２へ出力される。廃液タンク１３Ｈが満充填状態であるか否かの判定は、例えば、パージ処理の開始前に行われる。このため、パージ処理の実行中に、廃液タンク１３Ｈが満充填状態になるのを防止することができる。
【０１２９】
廃棄要否判定部４１１は、重量センサ８０の測定値と蓄積量判定閾値ＴＳとを比較する比較部４１０の比較結果と、液面検出部４０８の検出結果の双方から、廃液タンク１３Ｈの満充填状態を検出することができる。具体的には、基本的に重量センサ８０が正常に動作している状態では重量センサ８０の測定値に基づいて満充填状態を検出し、仮に重量センサ８０に故障が生じるなどして比較部４１０から正確な比較結果が得られなかったり、重量センサ８０の測定値に基づく警告を無視して造形処理を継続した場合には、液面検出部４０８の検出結果に基づいて満充填状態が検出される。
【０１３０】
したがって、液面検出部４０８が満充填状態として検出する廃液の蓄積量を定める廃液管５４の長さと、重量センサ８０の測定値と比較される蓄積量判定閾値ＴＳは、上述した条件を満足するように定められている。これにより、重量センサ８０が正常に動作しているにも関わらず、廃液タンク１３Ｈ内の廃液の蓄積量が廃液管５４の下端に到達し、廃液ポンプ６０ａを逆回転させた際にパージトレイ１１４まで廃液が逆流することを防止することができる。
【０１３１】
なお、本実施の形態では、廃液ポンプ６０ａ，６０ｂとしてチューブポンプを用いたが、ピストンポンプやダイアフラムポンプを用いた場合でも同様の作用を有することができる。すなわち、廃液トレイであるローラードレイントレイ３４３やパージトレイ１１４から廃液タンク１３Ｈへ廃液を移送するために、各ポンプを正方向に作用させるのとは逆方向に各ポンプを作用させることにより、廃棄要否判定部４１１は、満充填状態であるか否かを検出することができる。
【０１３２】
造形処理部４０２は、造形処理の実行中におけるパージ処理の開始時などに、廃液タンク１３Ｈ内の蓄積量が一定量を越えたことが検知されれば、当該造形処理を中断する。表示部１２２は、廃液タンク１３Ｈ内の蓄積量が一定量を越えたことが検知されれば、廃液タンク１３Ｈ内の蓄積量が一定量を越えたことを示すメッセージを表示する。
【０１３３】
図１３及び図１４のステップＳ１０１〜Ｓ１１７，Ｓ１２１，Ｓ１２２，Ｓ１３１，Ｓ１３２，Ｓ１４１及びＳ１４２は、図１２の３次元造形装置１０における造形処理時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、造形処理部４０２は、ローラードレイントレイ３４３内の廃液を廃液タンク１３Ｈへ流入させるために、廃液ポンプ６０ｂを正回転駆動する（ステップＳ１０１）。次に、比較部４０４は、一定時間ごとに圧力センサ９２，９３の検出値を取得し、詰まり判定閾値ＴＭと比較する（ステップＳ１０２，Ｓ１０３）。
【０１３４】
このとき、詰まり検出部４０５は、圧力センサ９２の検出値が判定閾値ＴＭｂよりも低いか、或いは、圧力センサ９３の検出値が判定閾値ＴＭｃよりも高ければ、廃液管５５ｂ，５５ｃの詰まりが生じたと判断し、詰まりエラーを出力し、造形処理が中断される（ステップＳ１２１，Ｓ１２２）。一方、圧力センサ９２，９３の検出値が正常であれば、ステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理手順が繰り返される。
【０１３５】
次に、造形処理部４０２は、パージ処理を実行するタイミングが到来すれば、廃液ポンプ６０ｂを停止し（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）、廃液タンク１３Ｈが満充填状態であるか否かを検知するために、廃液ポンプ６０ａを逆回転駆動する（ステップＳ１０６）。比較部４０７は、逆回転駆動の開始から一定時間が経過すれば、圧力センサ９３の検出値を取得し、液面判定閾値ＥＭと比較する（ステップＳ１０７〜Ｓ１０９）。
【０１３６】
このとき、液面検出部４０８は、圧力センサ９３の検出値が液面判定閾値ＥＭよりも低ければ、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管５４の下端に到達したと判断し、フルタンクエラーを出力し、造形処理が中断される（ステップＳ１３１，Ｓ１３２）。
【０１３７】
一方、造形処理部４０２は、圧力センサ９３の検出値が正常であれば、廃液ポンプ６０ａを停止する（ステップＳ１１０）。次に、造形処理部４０２は、パージ処理を開始し、パージトレイ１１４内の廃液を廃液タンク１３Ｈへ流入させるために、廃液ポンプ６０ａを正回転駆動する（ステップＳ１１１，Ｓ１１２）。
【０１３８】
次に、比較部４０４は、一定時間ごとに圧力センサ９１，９３の検出値を取得し、詰まり判定閾値ＴＭと比較する（ステップＳ１１３，Ｓ１１４）。このとき、詰まり検出部４０５は、圧力センサ９１の検出値が判定閾値ＴＭａよりも低いか、或いは、圧力センサ９３の検出値が判定閾値ＴＭｃよりも高ければ、廃液管５５ａ，５５ｃの詰まりが生じたと判断し、詰まりエラーを出力し、造形処理が中断される（ステップＳ１４１，Ｓ１４２）。一方、圧力センサ９１，９３の検出値が正常であれば、ステップＳ１１３，Ｓ１１４の処理手順が繰り返される。
【０１３９】
次に、造形処理部４０２は、パージ処理を終了し、廃液ポンプ６０ａを停止する（ステップＳ１１５，Ｓ１１６）。ステップＳ１０１以降の処理手順は、造形処理が終了するまで繰り返される（ステップＳ１１７）。
【０１４０】
本実施の形態によれば、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管５４の下端に到達したか否かによって、廃液タンク１３Ｈ内の蓄積量が一定量を越えたか否かを確実に検知することができる。
【０１４１】
また、廃液管の詰まり検出用の圧力センサ９３を用いて、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管５４の下端に到達したことが検出される。このため、廃液タンク１３Ｈ内における廃液の蓄積量が一定量を越えたことを検知するためのセンサを別個に用意する場合に比べて、製造コストの増大を抑制することができる。さらに、圧力センサ９３又は重量センサ８０のいずれかに不具合が生じた場合であっても、廃液タンク１３Ｈ内の蓄積量が一定量を越えたことを正しく検知することができ、検出精度を向上させることができる。
【０１４２】
なお、本実施の形態では、パージトレイ１１４内の廃液を回収するための廃液ポンプ６０ａを逆回転させた際の圧力の検出値に基づいて、廃液タンク１３Ｈ内の液面が廃液管５４の下端に到達したことを検出する場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ローラードレイントレイ３４３内の廃液を回収するための廃液ポンプ６０ｂを液面検出に用いても良い。
【０１４３】
また、本実施の形態では、廃棄要否判定部４１１が液面検出部４０８の検出結果と比較部４１０の比較結果とに基づいて、廃液タンク１３Ｈが満充填状態であるか否かを判定する場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、廃液を蓄積するための予備タンクを備え、液面検出部４０８の検出結果と重量センサ８０の出力とに基づいて、廃液の流入先を廃液タンク１３Ｈから予備タンクへ切り替えるような構成であっても良い。
【０１４４】
また、本実施の形態では、可搬プレート４１とプレート取付台４２とからｚ移動ユニット４０が構成される場合の例について説明したが、本発明は、可搬プレート４１及びプレート取付台４２からなるユニットが可動式のものに限定するものではなく、固定式のものであっても良い。すなわち、ヘッドユニット１１１を鉛直方向へ移動させることにより、可搬プレート４１上に造形材層を積層形成するようなものも本発明には含まれる。
【符号の説明】
【０１４５】
１００ 造形システム
１０ ３次元造形装置
１１ 上部扉
１１０ 作業空間
１１１ ヘッドユニット
１１２ 造形ステージ
１１３ａ ｘ走査用係合溝
１１３ｂ ｙ走査用ガイド機構
１１４ パージトレイ
１１６ 天板
１２ 操作表示部
１２１ 操作部
１２２ 表示部
１３ 前面扉
１３０ カートリッジ収容部
１３Ｍ モデル材カートリッジ
１３Ｓ サポート材カートリッジ
１３Ｈ 廃液タンク
２０ 造形依頼者端末
３１ サポート材用ノズルユニット
３１１ サポート材用のリザーブタンク
３１２ サポート材用の造形材ノズル
３２ モデル材用ノズルユニット
３２１ モデル材用のリザーブタンク
３２２ モデル材用の造形材ノズル
３３ ｙ走査用ホルダユニット
３４ ローラーユニット
３４１ 膜厚調整用ローラー
３４２ ブレード
３４３ ローラードレイントレイ
３４４ 吸引パイプ
３５ ランプユニット
３５１ ＵＶランプ
４０ ｚ移動ユニット
４１ 可搬プレート
４２ プレート取付台
４３ ｚ駆動装置
５１ 吸込口
５２〜５４，５５ａ〜５５ｃ 廃液管
５６ 分岐部
６０，６０ａ，６０ｂ 廃液ポンプ
８０ 重量センサ
９１〜９３ 圧力センサ
４００ ネットワーク通信部
４０１ 造形ジョブ記憶部
４０２ 造形処理部
４０３ 詰まり判定閾値記憶部
４０４，４０７，４１０ 比較部
４０５ 詰まり検出部
４０６ 液面判定閾値記憶部
４０８ 液面検出部
４０９ 蓄積量判定閾値記憶部
４１１ 廃棄要否判定部
１ ＬＡＮ
２ 吐出口
３ 液滴
４ 造形材層
Ｍ モデル材
Ｓ サポート材
ＳＳ 下地層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形ステージ上に造形材ノズルから造形材を吐出させ、かつ、吐出された造形材を硬化させて所定の厚みを有する造形材の層を形成する動作を繰り返すことにより、当該造形材の層を積層して造形を行う３次元造形装置において、
上記造形材を吐出するための造形材吐出手段と、
上記造形材を硬化させるための硬化手段と、
上記造形材が流動可能な状態でこれを上面から回転しながら押圧して、当該造形材の余剰分を掻き取るためのローラー部と、
上記造形材吐出手段、上記硬化手段及び上記ローラー部を支承するヘッドユニットと、
上記ヘッドユニットを少なくとも主走査方向に往復走査させるためのヘッド駆動手段と、
上記ヘッドユニットと上記造形ステージとの高さ方向の相対位置を移動させるための垂直駆動手段と、
上記ヘッド駆動手段及び上記垂直駆動手段を制御するとともに、上記造形材吐出手段による上記造形材の吐出及び上記硬化手段による硬化を制御する造形制御手段と、
上記ヘッドユニットの可動エリア内であって、かつ、上記造形ステージに隣接して設けられ、上記造形材吐出手段の目詰まりを防止するために上記造形材を強制的に吐出するパージ処理の際に、当該吐出された造形材を一時的に収容するパージトレイと、
上記パージトレイに一時的に収容された廃液を蓄積するための廃液タンクと、
上記廃液タンク内に蓄積された廃液の蓄積量を検出するための蓄積量検出センサと、
一端が上記廃液タンク内に配設され、他端が上記パージトレイに接続された廃液管と、
上記廃液管を介して、上記パージトレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる廃液ポンプと、
上記廃液ポンプよりも上記廃液タンク側において、上記廃液管内の圧力を測定する圧力センサと、
上記廃液ポンプを上記パージトレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる方向とは逆方向に動作させた際における上記圧力センサの出力に基づいて、上記廃液タンク内の液面が上記廃液管の一端に到達したことを検出する液面検出手段と、
上記液面検出手段の検出結果又は上記蓄積量検出センサの検出結果に基づいて、上記廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定する蓄積量判定手段とを備えたことを特徴とする３次元造形装置。
【請求項２】
上記廃液ポンプの正回転時に、上記圧力センサによって測定された上記廃液管内の圧力を正の第１判定閾値と比較する第１比較手段と、
第１比較手段の比較結果に基づいて、上記廃液管の詰まりを検出する詰まり検出手段と、
上記廃液ポンプの逆回転時に、上記圧力センサによって測定された上記廃液管内の圧力を負の第２判定閾値と比較する第２比較手段とを備え、
上記液面検出手段は、第２比較手段の比較結果に基づいて、上記廃液タンク内の液面が上記廃液管の一端に到達したことを検出することを特徴とする請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項３】
上記ローラー部で掻き取られた造形材からなる廃液を一時的に収容するローラードレイントレイを備え、
上記廃液管は、上記廃液ポンプと上記圧力センサとの間に分岐部を備え、上記分岐部と上記パージトレイとを結ぶ第１廃液管と、上記分岐部と上記ローラードレイントレイとを結ぶ第２廃液管と、上記分岐部と上記廃液タンクとを結ぶ第３廃液管とからなり、
上記廃液ポンプは、上記第１廃液管を介して、上記パージトレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる第１廃液ポンプと、上記第２廃液管を介して、上記ローラードレイントレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる第２廃液ポンプとからなることを特徴とする請求項２に記載の３次元造形装置。
【請求項４】
上記第１廃液ポンプよりも上記パージトレイ側において、上記第１廃液管内の圧力を測定する第１圧力センサと、
上記第２廃液ポンプよりも上記ローラードレイントレイ側において、上記第２廃液管内の圧力を測定する第２圧力センサとを備え、
上記詰まり検出手段は、上記第１圧力センサの測定値に基づいて上記第１廃液ポンプ及び上記パージトレイ間の詰まりを検出し、上記第２圧力センサの測定値に基づいて上記第２廃液ポンプ及び上記ローラードレイントレイ間の詰まりを検出することを特徴とする請求項３に記載の３次元造形装置。
【請求項５】
上記廃液ポンプは、逆回転時の回転速度が正回転時よりも速いことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の３次元造形装置。
【請求項６】
上記蓄積量検出センサは、上記廃液タンクの重さを測定する重量センサであり、
上記蓄積量判定手段は、上記液面検出手段の検出結果及び上記重量センサの出力に基づいて、上記廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の３次元造形装置。
【請求項７】
造形ステージ上に造形材ノズルから造形材を吐出させ、かつ、吐出された造形材を硬化させて所定の厚みを有する造形材の層を形成する動作を繰り返すことにより、当該造形材の層を積層して造形を行う３次元造形装置において、
上記造形材を吐出するための造形材吐出手段と、
上記造形材を硬化させるための硬化手段と、
上記造形材が流動可能な状態でこれを上面から回転しながら押圧して、当該造形材の余剰分を掻き取るためのローラー部と、
上記造形材吐出手段、上記硬化手段及び上記ローラー部を支承するヘッドユニットと、
上記ヘッドユニットを少なくとも主走査方向に往復走査させるためのヘッド駆動手段と、
上記ヘッドユニットと上記造形ステージとの高さ方向の相対位置を移動させるための垂直駆動手段と、
上記ヘッド駆動手段及び上記垂直駆動手段を制御するとともに、上記造形材吐出手段による上記造形材の吐出及び上記硬化手段による硬化を制御する造形制御手段と、
上記ローラー部で掻き取られた造形材からなる廃液を一時的に収容するローラードレイントレイと、
上記ローラードレイントレイに一時的に収容された廃液を蓄積するための廃液タンクと、
上記廃液タンク内に蓄積された廃液の蓄積量を検出するための蓄積量検出センサと、
一端が上記廃液タンク内に配設され、他端が上記ローラードレイントレイに接続された廃液管と、
上記廃液管を介して、上記ローラードレイントレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる廃液ポンプと、
上記廃液ポンプよりも上記廃液タンク側において、上記廃液管内の圧力を測定する圧力センサと、
上記廃液ポンプを上記ローラードレイントレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる方向とは逆方向に動作させた際における上記圧力センサの出力に基づいて、上記廃液タンク内の液面が上記廃液管の一端に到達したことを検出する液面検出手段と、
上記液面検出手段の検出結果又は上記蓄積量検出センサの検出結果に基づいて、上記廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定する蓄積量判定手段とを備えたことを特徴とする３次元造形装置。
【請求項１】
造形ステージ上に造形材ノズルから造形材を吐出させ、かつ、吐出された造形材を硬化させて所定の厚みを有する造形材の層を形成する動作を繰り返すことにより、当該造形材の層を積層して造形を行う３次元造形装置において、
上記造形材を吐出するための造形材吐出手段と、
上記造形材を硬化させるための硬化手段と、
上記造形材が流動可能な状態でこれを上面から回転しながら押圧して、当該造形材の余剰分を掻き取るためのローラー部と、
上記造形材吐出手段、上記硬化手段及び上記ローラー部を支承するヘッドユニットと、
上記ヘッドユニットを少なくとも主走査方向に往復走査させるためのヘッド駆動手段と、
上記ヘッドユニットと上記造形ステージとの高さ方向の相対位置を移動させるための垂直駆動手段と、
上記ヘッド駆動手段及び上記垂直駆動手段を制御するとともに、上記造形材吐出手段による上記造形材の吐出及び上記硬化手段による硬化を制御する造形制御手段と、
上記ヘッドユニットの可動エリア内であって、かつ、上記造形ステージに隣接して設けられ、上記造形材吐出手段の目詰まりを防止するために上記造形材を強制的に吐出するパージ処理の際に、当該吐出された造形材を一時的に収容するパージトレイと、
上記パージトレイに一時的に収容された廃液を蓄積するための廃液タンクと、
上記廃液タンク内に蓄積された廃液の蓄積量を検出するための蓄積量検出センサと、
一端が上記廃液タンク内に配設され、他端が上記パージトレイに接続された廃液管と、
上記廃液管を介して、上記パージトレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる廃液ポンプと、
上記廃液ポンプよりも上記廃液タンク側において、上記廃液管内の圧力を測定する圧力センサと、
上記廃液ポンプを上記パージトレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる方向とは逆方向に動作させた際における上記圧力センサの出力に基づいて、上記廃液タンク内の液面が上記廃液管の一端に到達したことを検出する液面検出手段と、
上記液面検出手段の検出結果又は上記蓄積量検出センサの検出結果に基づいて、上記廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定する蓄積量判定手段とを備えたことを特徴とする３次元造形装置。
【請求項２】
上記廃液ポンプの正回転時に、上記圧力センサによって測定された上記廃液管内の圧力を正の第１判定閾値と比較する第１比較手段と、
第１比較手段の比較結果に基づいて、上記廃液管の詰まりを検出する詰まり検出手段と、
上記廃液ポンプの逆回転時に、上記圧力センサによって測定された上記廃液管内の圧力を負の第２判定閾値と比較する第２比較手段とを備え、
上記液面検出手段は、第２比較手段の比較結果に基づいて、上記廃液タンク内の液面が上記廃液管の一端に到達したことを検出することを特徴とする請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項３】
上記ローラー部で掻き取られた造形材からなる廃液を一時的に収容するローラードレイントレイを備え、
上記廃液管は、上記廃液ポンプと上記圧力センサとの間に分岐部を備え、上記分岐部と上記パージトレイとを結ぶ第１廃液管と、上記分岐部と上記ローラードレイントレイとを結ぶ第２廃液管と、上記分岐部と上記廃液タンクとを結ぶ第３廃液管とからなり、
上記廃液ポンプは、上記第１廃液管を介して、上記パージトレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる第１廃液ポンプと、上記第２廃液管を介して、上記ローラードレイントレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる第２廃液ポンプとからなることを特徴とする請求項２に記載の３次元造形装置。
【請求項４】
上記第１廃液ポンプよりも上記パージトレイ側において、上記第１廃液管内の圧力を測定する第１圧力センサと、
上記第２廃液ポンプよりも上記ローラードレイントレイ側において、上記第２廃液管内の圧力を測定する第２圧力センサとを備え、
上記詰まり検出手段は、上記第１圧力センサの測定値に基づいて上記第１廃液ポンプ及び上記パージトレイ間の詰まりを検出し、上記第２圧力センサの測定値に基づいて上記第２廃液ポンプ及び上記ローラードレイントレイ間の詰まりを検出することを特徴とする請求項３に記載の３次元造形装置。
【請求項５】
上記廃液ポンプは、逆回転時の回転速度が正回転時よりも速いことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の３次元造形装置。
【請求項６】
上記蓄積量検出センサは、上記廃液タンクの重さを測定する重量センサであり、
上記蓄積量判定手段は、上記液面検出手段の検出結果及び上記重量センサの出力に基づいて、上記廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の３次元造形装置。
【請求項７】
造形ステージ上に造形材ノズルから造形材を吐出させ、かつ、吐出された造形材を硬化させて所定の厚みを有する造形材の層を形成する動作を繰り返すことにより、当該造形材の層を積層して造形を行う３次元造形装置において、
上記造形材を吐出するための造形材吐出手段と、
上記造形材を硬化させるための硬化手段と、
上記造形材が流動可能な状態でこれを上面から回転しながら押圧して、当該造形材の余剰分を掻き取るためのローラー部と、
上記造形材吐出手段、上記硬化手段及び上記ローラー部を支承するヘッドユニットと、
上記ヘッドユニットを少なくとも主走査方向に往復走査させるためのヘッド駆動手段と、
上記ヘッドユニットと上記造形ステージとの高さ方向の相対位置を移動させるための垂直駆動手段と、
上記ヘッド駆動手段及び上記垂直駆動手段を制御するとともに、上記造形材吐出手段による上記造形材の吐出及び上記硬化手段による硬化を制御する造形制御手段と、
上記ローラー部で掻き取られた造形材からなる廃液を一時的に収容するローラードレイントレイと、
上記ローラードレイントレイに一時的に収容された廃液を蓄積するための廃液タンクと、
上記廃液タンク内に蓄積された廃液の蓄積量を検出するための蓄積量検出センサと、
一端が上記廃液タンク内に配設され、他端が上記ローラードレイントレイに接続された廃液管と、
上記廃液管を介して、上記ローラードレイントレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる廃液ポンプと、
上記廃液ポンプよりも上記廃液タンク側において、上記廃液管内の圧力を測定する圧力センサと、
上記廃液ポンプを上記ローラードレイントレイ内の廃液を上記廃液タンクへ流入させる方向とは逆方向に動作させた際における上記圧力センサの出力に基づいて、上記廃液タンク内の液面が上記廃液管の一端に到達したことを検出する液面検出手段と、
上記液面検出手段の検出結果又は上記蓄積量検出センサの検出結果に基づいて、上記廃液タンク内における廃液の蓄積量が一定量を越えたか否かを判定する蓄積量判定手段とを備えたことを特徴とする３次元造形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−６７０１９（Ｐ２０１３−６７０１９Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５１０７（Ｐ２０１１−２０５１０７）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
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