(57)【要約】【課題】漏れ出した樹脂を的確に処理して設計データに忠実な造形物を作成することが可能な三次元造形装置を提供する。【解決手段】この三次元造形装置は、造形物が載置される造形ステージと、複数の造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂとを備える。制御部としてのコンピュータ２００は、複数の造形ヘッド２５の少なくとも１つを造形モードに設定し、他の造形ヘッド２５は待機モード又は停止状態に設定すると共に、複数の造形ヘッド２５のうちの１の造形ヘッドの造形動作が終了した場合に、１の造形ヘッド中の所定箇所の温度を第１温度に変更した後、前記１の造形ヘッド中に残存している樹脂を押し出して造形物に埋め込む埋め込み動作を実行する。【選択図】図７
2016013621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形物が載置される造形ステージと、
樹脂を溶融して吐出する複数の造形ヘッドと、
前記複数の造形ヘッドの少なくとも１つを造形動作を行うための造形モードに設定し、他の造形ヘッドを、造形動作への移行を待機する待機モード又は停止状態に設定するよう構成される制御部と
を備え、
前記制御部は、前記複数の造形ヘッドのうちの１の造形ヘッドの造形動作が終了した場合に、前記１の造形ヘッド中に残存している残留樹脂を押し出して前記造形物に埋め込む埋め込み動作を実行するよう構成された
ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項２】
前記埋め込み動作は、前記残留樹脂を溶融させた後前記造形物に埋め込む動作である請求項１記載の三次元造形装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記１の造形ヘッド中の所定箇所の温度を第１温度から第２温度に変更した後、前記埋め込み動作を実行する、請求項１記載の三次元造形装置。
【請求項４】
前記第１温度は前記造形動作中の温度であり、
前記第２温度は、前記第１温度よりも低い温度である
ことを特徴とする請求項３記載の三次元造形装置。
【請求項５】
前記埋め込み動作は、前記造形ヘッドの先端を前記造形物に接触させつつ前記造形物の表面に沿って移動させる動作を含む請求項１乃至４のいずれかに記載の三次元造形装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記１の造形ヘッドから樹脂材料としてのフィラメントを退避させる動作を実行する請求項１乃至５のいずれかに記載の三次元造形装置。
【請求項７】
前記造形ヘッドは、前記樹脂を加熱するヒータを備え、
前記制御部は、前記埋め込み動作において、前記１の造形ヘッドから樹脂材料としてのフィラメントを、前記ヒータの加熱位置まで押し出した後、直ちに加熱位置の外まで退避させる動作を実行する、請求項１記載の三次元造形装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記造形モードと前記停止モードとの間の遷移を、前記待機モードを経由して行う、請求項１乃至７のいずれかに記載の三次元造形装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記複数の造形ヘッドを同時に停止モードから待機モードに変更する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の三次元造形装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記造形ヘッドの内部に樹脂が残留しているか否かを検知する残留検知センサを更に備え、
前記制御部は、前記残留検知センサにより前記樹脂の残留が検知された場合に、前記埋め込み動作を実行する、請求項１記載の三次元造形装置。
【請求項１１】
造形物が載置される造形ステージと、
樹脂を溶融して抽出する複数の造形ヘッドと、  
前記複数の造形ヘッドの少なくとも１つを造形動作を行うための造形モードに設定し、他の造形ヘッドを、造形動作への移行を待機する待機モード又は停止状態に設定するよう構成される制御部と
を備え、
前記制御部は  前記複数の造形ヘッドのうちの１の造形ヘッドの造形動作が終了した場合に、前記１の造形ヘッドを前記造形モードから前記待機モード又は前記停止モードに移行させ、
前記造形モードと前記停止モードとの間の遷移は、前記待機モードを経由して行われる
ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１２】
三次元造形装置の制御方法であって、
前記三次元造形装置は、樹脂を溶融して抽出する複数の造形ヘッドを備え、  
前記方法は、
前記複数の造形ヘッドの少なくとも１つを造形動作を行うための造形モードに設定し、他の造形ヘッドを、造形動作への移行を待機する待機モード又は停止状態に設定し、
前記複数の造形ヘッドのうちの１の造形ヘッドの造形動作が終了した場合に、前記１の造形ヘッド中に残存している残留樹脂を押し出して前記造形物に埋め込む埋め込み動作を実行する
ことを特徴とする三次元造形装置の制御方法。
【請求項１３】
前記１の１の造形ヘッドの造形動作が終了した場合に、前記１の造形ヘッド中の所定箇所の温度を第１温度から第２温度に変更する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記造形モードと前記停止モードとの間の遷移は、前記待機モードを経由して行われる、請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形装置、及び三次元造形装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元設計データに基づいて三次元造形物（以下、単に造形物という）を製造する三次元造形装置が、例えば特許文献１により知られている。このような三次元造形装置の方式としては、光造形法、粉末焼結法、インクジェット法、溶融樹脂押し出し造形法など、様々な方式が提案され、製品化されている。
【０００３】
溶融樹脂押し出し造形法を採用した三次元造形装置では、造形物の材料となる溶融樹脂を射出するための造形ヘッドを三次元移動機構上に搭載し、造形ヘッドを三次元方向に移動させて溶融樹脂を射出しつつ溶融樹脂を積層させて造形物を得る。このような溶融樹脂押し出し造形法を用いた三次元造形装置において、複数色を備えた造形物を形成しようとする場合、異なる色彩の樹脂を複数の造形ヘッドを介して射出する。また、複数の材料を用いて１つの造形物を形成しようとする場合にも、その複数種類の材料のために複数の造形ヘッドが必要とされる。
【０００４】
しかし、そのような複数の造形ヘッドを有する装置の場合、稼働中の造形ヘッド以外の造形ヘッドから、残留した樹脂が漏れ出すことがあるという問題がある。そのような樹脂の漏れ出しは、造形物が設計データとは異なった性状となってしまうことに加え、稼働中の造形ヘッドがそのような漏れ出し部分と衝突し、造形物が破損又は倒壊するなどの問題を引き起こし得る。
【０００５】
このような樹脂の漏れ出しに対処するため、漏れ出した樹脂を除去するためのブラシ又はワイパを備えた三次元造形装置が、例えば特許文献１等により提案されている。しかし、ブラシ等で漏れ出した樹脂を正確に除去することは難しく、またブラシ等で漏れ出した樹脂を除去する工程は、造形物の製造工程に要する時間を長くしてしまう。また、ブラシやワイパの占有面積により、装置が大型化するという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４８６０７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、漏れ出した樹脂を的確に処理して設計データに忠実な造形物を作成することが可能な三次元造形装置及びその制御方法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】
【０００８】
本発明に係る三次元造形装置は、造形物が載置される造形ステージと、
樹脂を溶融して吐出する複数の造形ヘッドとを備える。制御部は、前記複数の造形ヘッドの少なくとも１つを造形動作を行うための造形モードに設定し、他の造形ヘッドを、造形動作への移行を待機する待機モード又は停止状態に設定するよう構成される。そして制御部は、前記複数の造形ヘッドのうちの１の造形ヘッドの造形動作が終了した場合に、前記１の造形ヘッド中に残存している樹脂を押し出して前記造形物に埋め込む埋め込み動作を実行するよう構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態の三次元造形装置に含まれる３Ｄプリンタ１００の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係る三次元造形装置の概略構成を示す正面図である。
【図３】ＸＹステージ１２の構成を示す斜視図である。
【図４】造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂの構造の概略図である。
【図５】ドライバ３００の構造の詳細について説明するブロック図である。
【図６】本発明の問題点について説明する概念図である。
【図７】第１の実施の形態の三次元造形装置の動作を示す概略図である。
【図８】第１の実施の形態の三次元造形装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】第１の実施の形態の三次元造形装置の動作を示す遷移図である。
【図１０】第２の実施の形態の三次元造形装置の動作を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施の形態の三次元造形装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の三次元造形装置に含まれる３Ｄプリンタ１００の概略構成を示す斜視図である。３Ｄプリンタ１００は、図１に示すように、フレーム１１と、ＸＹステージ１２と、造形ステージ１３と、昇降テーブル１４と、ガイドシャフト１５とを備えている。
【００１２】
この３Ｄプリンタ１００を制御する制御装置としてコンピュータ２００が、この３Ｄプリンタ１００に接続されている。また、３Ｄプリンタ１００中の各種機構を駆動するためのドライバ３００も、この３Ｄプリンタ１００に接続されている。
【００１３】
フレーム１１は、図１に示すように、例えば直方体の外形を有し、アルミニウム等の金属材料の枠組を備えている。このフレーム１１の４つの角部に、例えば４本のガイドシャフト１５が、図１のＺ方向、すなわち造形ステージ１３の平面に対し垂直な方向に延びるように形成されている。ガイドシャフト１５は、後述するように昇降テーブル１４を上下方向に移動させる方向を規定する直線状の部材である。ガイドシャフト１５の本数は４本には限られず、昇降テーブル１４を安定的に維持・移動させることができる本数に設定される。造形ステージ１３は、造形物Ｓが載置される台であり、具体的には、後述する造形ヘッドから吐出される熱可塑性樹脂が堆積される台である。
【００１４】
昇降テーブル１４は、図１、及び図２に示すように、その４つの角部においてガイドシャフト１５を貫通させており、ガイドシャフト１５の長手方向（Ｚ方向）に沿って移動可能に構成されている。昇降テーブル１４は、ガイドシャフト１５と接触するローラ３４，３５を備えており、このローラ３４，３５がガイドシャフト１５上と接触しつつ回動することで、昇降テーブル１４はＺ方向にスムーズに移動することが可能とされている。また、昇降テーブル１４は、図２に示すように、モータＭｚの駆動力をタイミングベルト、ワイヤ、プーリ等からなる動力伝達機構により伝達することにより、上下方向に所定間隔（例えば０．１ｍｍピッチ）で移動する。モータＭｚは、例えば、サーボモータ、ステッピングモータなどが好適である。
【００１５】
ＸＹステージ１２は、この昇降テーブル１４の上面に載置されている。図３は、このＸＹステージ１２の概略構成を示す斜視図である。ＸＹステージ１２は、枠体２１と、Ｘガイドレール２２と、Ｙガイドレール２３と、フィラメントホルダ２４Ａ、２４Ｂと、造形ヘッド２５（２５Ａ、２５Ｂ）と、造形ヘッドホルダＨを備えている。Ｘガイドレール２２は、その両端がＹガイドレール２３に嵌め込まれ、Ｙ方向に摺動自在に保持されている。フィラメントホルダ２４Ａ、２４Ｂは、造形物Ｓの材料となる熱可塑性樹脂（フィラメント）を保持し、造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂに供給するための容器である。フィラメントホルダ２４Ａ、２４Ｂは、それぞれ異なる色又は材料の熱可塑性樹脂（フィラメント）を供給するものである。また、フィラメントは、図１では図示を省略するが、例えばフレーム１１の上方に保持されたローラによって巻き取られる形で保持されており、必要に応じてフィラメントホルダ２４Ａ又は２４Ｂに送られる。なお、以下の説明において、造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂを総称して「造形ヘッド２５」と称することがある。
【００１６】
また、造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂは、フィラメントをフィラメントホルダ２４Ａ、２４ＢからチューブＴｂを介して供給される。造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂは、いずれも造形ヘッドホルダＨにより保持され、フィラメントホルダ２４Ａ、２４Ｂと共にＸ，Ｙのガイドレール２２に沿って移動可能に構成されている。造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂは、ＸＹ平面内においては互いに一定の位置関係を保って造形ヘッドホルダＨと共に移動可能とされていればよいが、ＸＹ平面においても、互いの位置関係が変更可能なように構成されていてもよい。
なお、図２及び図３では図示を省略するが、造形ヘッド２５Ａ、２５ＢをＸＹテーブル１２に対し移動させるためのモータＭｘ、Ｍｙも、このＸＹステージ１２上に設けられている。また、図示は省略されているが、造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂを造形ヘッドホルダＨに対し上下方向（Ｚ方向）に上昇・下降させるためのモータＭｒも、このＸＹテーブル１２中に搭載されている。モータＭｘ、Ｍｙ、Ｍｒは、例えば、サーボモータ、ステッピングモータなどが好適である。造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂは、それぞれ異なる色のフィラメントを供給されるものとすることができる。あるいは、造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂは、例えばそれぞれ異なる材料のフィラメントを供給されるものとすることができる。なお、この実施の形態では、説明の簡単化のため、造形ヘッドの数を２個としているが、３個以上の造形ヘッドを有する装置に本発明が適用可能である。
【００１７】
図４は、造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂの構造の概略図である。造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂは、ヒータ２６と、温度センサ２７と、溶融樹脂保持部２８と、吐出孔２９とを備えている。ヒータ２６は、造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂの温度を変化させるためのものである。また、温度センサ２５は、造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂの所定箇所の温度（温度センサ２５周囲の造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂの温度）を測定し、その測定結果をコンピュータ２００に向けてフィードバックする。また、溶融樹脂保持部２８は、前述したフィラメントが進入する部分である。溶融樹脂保持部２８に進入したフィラメントがヒータ２６により加熱されると、フィラメントは溶融し、溶融した熱可塑性樹脂が溶融樹脂保持部２８内に溜まり、更に吐出孔２９から外部に吐出される。
【００１８】
次に、図５のブロック図を参照してドライバ３００の構造の詳細について説明する。ドライバ３００は、ＣＰＵ３０１、フィラメント送り装置３０２、ヘッド選択装置３０３、電流スイッチ３０４、漏れ監視センサ３０５、及びパルス発生器３０６を含んでいる。
【００１９】
ＣＰＵ３０１は、コンピュータ２００から入出力インタフェース３０７を介して各種信号を受信して、ドライバ３００の全体の制御を行う。フィラメント送り装置３０２は、ＣＰＵ３０１からの制御信号に従い、フィラメントの造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂに対する送り量（押し込み量又は退避量）を制御する。また、ヘッド選択装置３０３は、ＣＰＵ３０１からの制御信号に応じて、造形ヘッド２５Ａ及び２５Ｂのいずれかを選択する。選択された造形ヘッド２５Ａ又は２５Ｂは、前述のモータＭｒが駆動することにより、動作位置に下降し、また造形動作終了後などにおいて退避位置まで上昇する。
【００２０】
電流スイッチ３０４は、ヒータ２６に流れる電流量を切換えるためのスイッチ回路である。電流スイッチ３０４のスイッチング状態が切り替わることにより、ヒータ２６に流れる電流が増加又は減少し、これにより造形ヘッド２５Ａ又は２５Ｂの温度が変化する。また、漏れ監視センサ３０５は、前述の吐出孔２９からの溶融樹脂の漏れ出しを検出し、その検出結果をＣＰＵ３０１に検出信号として出力する。検出信号を受けたＣＰＵ３０１は、この検出信号を各種制御に用いることができる。漏れ監視センサ３０５としては、光センサ、温度センサ、イメージセンサなど、様々な形式のセンサが使用し得る。また、パルス発生器３０６は、ＣＰＵ３０１からの制御信号に従い、モータＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを制御するためのパルス信号を発生させる。
【００２１】
以上に説明した装置においては、複数個（図では２個）の造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂの各々は、造形動作を行うための造形モード、造形動作への移行を待機する待機モード、又は動作を停止し待機モードへの移行を待機する停止モードとのいずれかに設定される。モードの設定は、制御装置としてのコンピュータ２００により、コンピュータ２００に供給されたコンピュータプログラムに従ってなされる。
原則としては、複数個の造形ヘッドのうち、いずれか１個のみが造形モードに設定されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、同時に複数個の造形ヘッドが造形モードに移行することも可能である。この実施の形態では、説明の簡単化のため、同時に造形モードになる造形ヘッドの数は１つであるとして説明をする。
【００２２】
造形モードが終了して待機モード又は停止モードに移行した造形ヘッド２５がある場合、図６に示すように、その待機モード又は停止モードの造形ヘッド２５から、その内部に残留した熱可塑性樹脂が外部に漏れ出し、これが造形物Ｓの上に落ちてしまう虞があった。溶融樹脂が造形物Ｓの上に落ちた場合、造形物Ｓは設計データとは異なる性状を有する。また、そのように造形物Ｓの上に落ちた溶融樹脂は、続いて行われる造形動作において支障となり、場合によっては造形物Ｓの破壊又は倒壊を引き起こすという問題があった。
【００２３】
そこで、本実施の形態では、図７及び図８に示すような動作を行うことにより、このような残留した熱可塑性樹脂を処理して、造形物を設計データに忠実に形成することを可能にしている。以下、その処理動作に関して図７及び図８を参照して説明する。ここでは一例として、造形ヘッド２５Ａによる造形動作が終了し、もう１つの造形ヘッド２５Ｂによる造形動作に移行する場合の動作を説明する。逆に、造形ヘッド２５Ｂによる造形動作が終了し、もう１つの造形ヘッド２５Ａによる造形動作に移行する場合の動作もほぼ同様であるので、以下ではその説明を省略する。
【００２４】
造形ヘッド２５Ａによる造形動作が実行され、それが終了すると（図７のＰ１、図８のＳ１１）、造形ヘッド２５Ａの温度は、造形動作中の造形温度Ｔ１から、残留した溶融樹脂の排出のための排出温度Ｔ２に設定され、これにより造形ヘッド２５Ａの温度は、排出温度Ｔ２に向けて変化を開始する。一方、造形ヘッド２５Ｂの温度は、待機温度Ｔ３から造形温度Ｔ１に設定され、造形温度Ｔ１に向けて変化を開始する（図８のＳ１２）。
造形ヘッドからの残留樹脂の漏れを抑制する目的の場合、造形温度Ｔ１は、例えば２３０℃程度の温度であり、排出温度Ｔ２は、例えば２１０℃程度の温度であり、造形温度Ｔ１よりも若干低い温度とするのが好適である。このような排出温度Ｔ２に設定がなされることにより、残留した溶融樹脂に適度な粘度が与えられ、溶融樹脂の漏れ出しを抑制し、後述する埋め込み処理を容易にすることができる。ただし、造形ヘッドからの排出を早めたい場合には、むしろ排出温度Ｔ２を造形温度Ｔ１よりも高い温度に設定することも可能であり、排出温度Ｔ２は、上述の数値に限定されるものではない。
【００２５】
続いて、図７のＰ２に示すように、造形動作が終了し待機動作に移行する造形ヘッド２５Ａから、フィラメントＦａを退避させる（引き抜く）動作を行う（図８のＳ１３）。この退避動作は、造形ヘッド２５Ａが前述の排出温度Ｔ２に上昇する前の時点で行われる。また、退避を行う距離は、例えば１５ｍｍ程度である。この動作により、造形ヘッド２５Ａの吐出口２９付近には、外部に排出されず残留した熱可塑性樹脂（以下、残留樹脂という）が残される。
【００２６】
次に、図７のＰ３に示すように、待機状態に移行した造形ヘッド２５Ａが、所定の退避位置まで上昇させられる（図８のＳ１４）。この退避動作は、造形ヘッド２５Ａの残留熱の影響により、造形物Ｓの形状が変形するなどの影響を抑制するためである。なお、このときの退避距離は、例えば１ｍｍ程度とすることができる。
【００２７】
その後、造形ヘッド２５Ａが前述の排出温度Ｔ２に到達するまで待機する（図８のＳ１５）。排出温度Ｔ２へ到達したか否かは、温度センサ２７の検出信号により判定される。これに代えて、図示しないタイマの出力に従い、指定時間（例えば１０秒）が経過したか否かを検知してもよい。これにより、溶融樹脂保持部２８、及び吐出孔２９付近に残留していた残留樹脂Ｆｒは、吐出孔２９から排出され、吐出孔２９の出口側に漏れ出す。
なお、残留樹脂が漏れ出した後は、造形ヘッド２５Ａの冷却が開始される。冷却は、自然冷却によっても良いし、図示しないペルチェ素子等により冷却してもよい。これにより、更なる残留樹脂の漏れ出し、及びフィラメントＦａの更なる溶融が防止される。
【００２８】
このようにして、残留樹脂Ｆｒが吐出孔２９の外部に漏れ出したら、図７のＰ５に示すように、再度造形ヘッド２５Ａを造形物Ｓに向けて１ｍｍ程度下降させ、造形ヘッド２５Ａと造形物Ｓとを接触させる。これにより、残留樹脂Ｆｒは造形物Ｓと接触する。
続いて、図７のＰ６に示すように、造形ヘッド２５Ａ内でフィラメントＦａを吐出孔２９の方向に押し出す（図８のＳ１７）。フィラメントＦａの押し出し距離は、例えば１５ｍｍ程度である。これにより、吐出孔２９付近に粘力により留まっていた残留樹脂Ｆｒが吐出孔２９の外部に押し出され、造形物Ｓ側に吐出される。続いて、図７のＰ７に示すように、吐出後直ちに造形ヘッド２５Ａ内でフィラメントＦａを上方へ退避させる（引き抜く）動作を実行する（図８のＳ１８）。フィラメントＦａの退避の距離は、例えばＳ１７の押し出し距離と同様、１５ｍｍ程度とすることができる。フィラメントＦａの押し出しは、フィラメントＦａの少なくとも一部がヒータ２７による加熱位置まで押し出されるように実行される。押し出し後は、フィラメントＦａの溶融を回避するため、フィラメントＦａは直ちに加熱位置の外まで引き抜かれる。
その後、造形ヘッド２５Ａの温度は、待機モードに好適な待機温度Ｔ３に設定される（図８のＳ１９）。待機温度Ｔ３は、前述の排出温度Ｔ２と同程度の温度でも良いが、排出温度Ｔ２よりも若干低い温度が好適である。一例として、排出温度Ｔ２が２１０℃の場合、待機温度Ｔ３が２００℃程度が好適である。また、待機温度Ｔ３は、諸条件によっては造形温度Ｔ１と同程度の温度とされることも可能である。
【００２９】
続いて、図７のＰ８に示すように、造形物Ｓ上に押し出された残留樹脂Ｆｒを造形物Ｓ中に埋め込む埋め込み動作が実行される（図８のＳ２０）。埋め込み動作は、造形ヘッド２５の先端（吐出孔２９）を造形物Ｓに接触させつつ、造形物Ｓの表面に沿って移動させることによって行われる。このときの造形ヘッド２５の移動の軌跡は、例えば８の字状の軌跡とするのが好適である。このようなＸＹ方向の移動動作を行うことにより、排出された残留樹脂Ｆｒを造形物Ｓの内部に埋め込みつつ、造形ヘッド２５Ａの先端に残った残留樹脂Ｆｒを造形物Ｓ側に付着させ、これにより残留樹脂Ｆｒが糸を引いて造形物Ｓの形状が想定外のものとなってしまうことが防止される。
【００３０】
残留樹脂Ｆｒの埋め込み動作の終了後、図７のＰ９に示すように、造形ヘッド２５Ａは造形物Ｓから離間する方向へ上昇する（図８のＳ２１）。その後、造形ヘッド２５Ａは、造形ヘッド２５Ｂと共に次の造形位置に移動する（図７のＰ１０、図８のＳ２２）。
【００３１】
次の造形位置への移動が完了すると、造形動作の対象とされる造形ヘッドが、造形ヘッド２５Ａから造形ヘッド２５Ｂへと変更される（図８のＳ２３）。なお、造形ヘッド２５Ａは、次の造形動作への移行のために待機モード（待機温度Ｔ３）に維持される。ただし、造形ヘッド２５Ａが長時間使用されないと判断される場合には、造形ヘッド２５Ａは待機モードから更に停止モード（停止温度Ｔ４）に移行する。なお、待機モード又は停止モードに移行した造形ヘッド２５Ａにおいては、フィラメントＦａは上方に退避され、ヒータ２７の加熱位置から離間した位置まで退避される。造形ヘッド２５Ｂにおいても同様である。
一方、造形ヘッド２５Ｂは、図８のＳ１２において既に造形モード（造形温度Ｔ１）に設定されており、この造形ヘッド２５Ｂが次の造形動作に用いられる。造形温度Ｔ１に造形ヘッド２５Ｂが到達したと判定される場合、造形ヘッド２５Ｂは造形物Ｓに向けて下降を開始する（図８のＳ２４）。これと並行して、造形ヘッド２５Ｂ内のフィラメントＦｂが吐出孔２９に向けて押し出され（図８のＳ２５）、これにより造形ヘッド２５Ｂによる造形動作が開始される（図８のＳ２６）。
なお、上記の手順は、残留樹脂の処理のための一例であり、残留樹脂の処理が的確に行われる限りにおいて、図８に示す手順とは異なる手順に変更することが可能である。例えば、図８では、Ｓ１５における待機の際に、造形ヘッド２５Ａが排出温度Ｔ２に到達するまで待機したが、これに代えて又は加えて、造形ヘッド２５Ｂが造形温度Ｔ１に到達するまで待機するように変更することも可能である。
【００３２】
［効果］
以上の動作によれば、造形ヘッド２５Ａから造形ヘッド２５Ｂに造形動作の対象とされる造形ヘッドが切り替えられる場合において、造形動作が終了した造形ヘッド２５Ａから漏れ出す残留樹脂Ｆｒの影響を受けることなく造形物Ｓの造形を行うことができる。すなわち、漏れ出した樹脂を的確に処理して設計データに忠実な造形物を作成することが可能な三次元造形装置を提供することができる。
【００３３】
図９は、本実施の形態の三次元造形装置において、造形ヘッドが造形モード、待機モード及び停止モードの間を遷移する様子を示す遷移図である。図９に示すように、本実施の形態では、造形モードにある造形ヘッドは、上述したようなモード遷移処理により一旦待機モードに移行し、待機モードを経由して停止モードに移行する。また、停止モードにある造形ヘッドは、いったん待機モードに移行し、待機モードを経由して造形モードに移行する。停止モードにある造形ヘッドは、いきなり造形モードに移行することはあるが、造形モードにある造形ヘッドは、いきなり停止モードに移行することは禁止される。これは、前述した残留樹脂により造形物の形状が劣化することを防止するためである。
【００３４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る三次元造形装置を、図１０及び図１１を参照して説明する。この第２の実施の形態の三次元造形装置の構造は、第１の実施の形態の構造（図１〜図４）と略同一である。ただし、この第２の実施の形態では、造形ヘッド２５Ａ及び２５Ｂにおいて、残留樹脂Ｆｒが残留しているか否かを検知する残留検知センサ３１が設けられており、これが第１の実施の形態と異なっている。残留検知センサ３１は、例えばレーザ光源と光センサの組み合わせによって構成することができるが、その他様々な形式のセンサを用いることができる。
【００３５】
次に、第２の実施の形態の三次元造形装置の造形動作の手順を、図１１のフローチャートを参照して説明する。
まず、３Ｄプリンタ１００の電源スイッチＳＷｐが「ＯＮ」にされると（図８のＳ３１）、造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂに対し初期動作が行われ、造形ヘッド２５Ａ及び２５Ｂは、モータＭｒの動作により、それぞれの退避位置に移動する（Ｓ３２）。
【００３６】
次に、造形ヘッド２５Ａ及び２５Ｂは、同時に停止モード（停止温度Ｔ４）から待機モード（待機温度Ｔ３）に移行する（Ｓ３３）。そして、前述の残留検知センサ３１は、造形ヘッド２５Ａ及び２５Ｂの内部に残留樹脂Ｆｒが残留しているか否かを判断する（Ｓ３４）。残留樹脂Ｆｒが残存していると判断される場合には、造形ヘッド２５Ａ又は２５Ｂの温度を排出温度Ｔ２に設定して残留樹脂Ｆｒを溶融し、第１の実施の形態（図７、図８）に示した処理手順と同様にして残留樹脂Ｆｒを排出し、埋め込み処理を実行する（Ｓ３５）。
【００３７】
残留樹脂Ｆｒの処理が終了すると、造形ヘッド２５Ａ及び２５Ｂは、次のリクエスト（制御信号）がコンピュータ２００から受信されるまで待機モード（待機温度Ｔ３）のまま待機する（Ｓ３６、Ｓ３７）。なお、待機モードの上限時間が経過したことがタイマ（図示せず）により判断された場合には、造形ヘッド２５Ａ及び２５ｂは停止モード（停止温度Ｔ４）に一旦移行する。再びコンピュータ２００からリクエストが受信された場合には、待機モード（待機温度Ｔ３）に復帰する（Ｓ４０〜４２）。
【００３８】
コンピュータ２００からのリクエストに従い、造形ヘッド２５Ａ又は２５Ｂが造形モード（造形温度Ｔ１）に移行し、その造形が中断することなく終了すると（Ｓ４４〜Ｓ４６）、第１の実施の形態と同様に、残留樹脂Ｆｒの処理が実行される。その後、造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂは、待機動作のための退避位置へ退避し、待機モードに移行する（Ｓ４７〜Ｓ４８）。その後、新たなリクエストがコンピュータ２００から発せられるまで、待機モードが維持される。待機モードの上限時間が経過したことがタイマ（図示せず）により判断された場合には、造形ヘッド２５Ａ及び２５ｂは停止モード（停止温度Ｔ４）に一旦移行する。再びコンピュータ２００からリクエストが受信された場合には、待機モード（待機温度Ｔ３）に復帰する（Ｓ５０〜５３）。
【００３９】
なお、造形動作開始後（Ｓ４５）、造形動作が何らかの理由で中断した場合には中断動作が行われる（Ｓ６１）。中断動作の内容は、例えば、フィラメントの退避動作、造形ヘッドの温度調整等を含むことができる。この中断動作が行われると、造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂは所定の退避位置まで退避する（Ｓ６２）。そして、造形動作の再開が可能と判断されると、復帰動作が実行され（Ｓ６３）、造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂは造形動作のための造形位置まで復帰し（Ｓ６４）、造形動作が再開される。
【００４０】
以上の動作が、造形動作の終了まで繰り返される。
以上説明した第２の実施の形態によれば、残留検知センサ３１により残留樹脂Ｆｒの有無が検査され、その結果に応じて残留樹脂Ｆｒの処理が実行される。したがって、この第２の実施の形態によれば、残留樹脂Ｆｒの影響を更に軽減することが可能になる。
なお、図１１の処理手順においては、電源投入の直後のみにおいて残留樹脂Ｆｒの有無が残留検知センサ３１により検知される例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各造形ヘッドにおける造形動作の終了毎に、この残留検知センサ３１による検知を実行することもできる。
【００４１】
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１００・・・３Ｄプリンタ、  ２００・・・コンピュータ、  ３００・・・ドライバ、  １１・・・フレーム、  １２・・・ＸＹステージ、  １３・・・造形ステージ、  １４・・・昇降テーブル、  １５・・・ガイドシャフト、２１・・・枠体、  ２２・・・Ｘガイドレール、  ２３・・・Ｙガイドレール、  ２４Ａ、２４Ｂ・・・フィラメントホルダ、  ２５Ａ、２５Ｂ・・・造形ヘッド、  Ｈ・・・造形ヘッドホルダ、  ２６・・・ヒータ、  ２７・・・温度センサ、  ２８・・・溶融樹脂保持部、  ２９・・・吐出孔、  ３１・・・残留検知センサ、  ３４、３５・・・ローラ、  ３０１・・・ＣＰＵ、  ３０２・・・フィラメント送り装置、  ３０３・・・ヘッド選択装置、  ３０４・・・電流スイッチ、  ３０５・・・漏れ監視センサ、  ３０６・・・パルス発生器、  ３０７・・・インタフェース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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