液体吐出装置および液体吐出方法
【課題】着弾精度を向上させることができる液体吐出装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る液体吐出装置１００は、液体を吐出するためのノズル孔１２を有するノズル板１０と、ノズル孔１２と連通する液体供給路３０と、液体供給路３０から、ノズル孔１２に液体を供給する液体供給機構１４０と、液体供給路３０に設けられた開閉機構１５０と、ノズル孔１２の側壁に噴射口２０ａを有する気体供給路２０と、を含み、ノズル孔１２に供給された液体の一部は、ノズル孔１２から気体とともに吐出される。
【解決手段】本発明に係る液体吐出装置１００は、液体を吐出するためのノズル孔１２を有するノズル板１０と、ノズル孔１２と連通する液体供給路３０と、液体供給路３０から、ノズル孔１２に液体を供給する液体供給機構１４０と、液体供給路３０に設けられた開閉機構１５０と、ノズル孔１２の側壁に噴射口２０ａを有する気体供給路２０と、を含み、ノズル孔１２に供給された液体の一部は、ノズル孔１２から気体とともに吐出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置および液体吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット技術は、家庭用のプリンタのみならず、工業用、産業用など様々な分野に用いられている。これらの分野に応じて、インクジェット技術では、様々な組成のインクを吐出する必要がある。そのなかでも、特に高分子ポリマーなどからなる高粘度インクは、ノズル孔から吐出されたインク液柱が切れ難いため、吐出した液滴の直進性が悪化し、着弾精度が低下する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ノズル孔から吐出されたインクに光エネルギー、熱エネルギー等のエネルギーを与えることで、インク液柱を切断する方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１８１４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、インクにエネルギーを与えるため、インクの劣化が問題となる場合がある。
【０００５】
本発明の目的の１つは、着弾精度を向上させることができる液体吐出装置および液体吐出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る液体吐出装置は、
液体を吐出するためのノズル孔を有するノズル板と、
前記ノズル孔と連通する液体供給路と、
前記液体供給路から、前記ノズル孔に前記液体を供給する液体供給機構と、
前記液体供給路に設けられた開閉機構と、
前記ノズル孔の側壁に噴射口を有する気体供給路と、を含み、
前記ノズル孔に供給された前記液体の一部は、前記ノズル孔から前記気体とともに吐出される。
【０００７】
本発明に係る液体吐出装置は、ノズル孔の側壁に噴射口を有することができる。これにより、ノズル孔の液体を、ノズル孔内で、吐出される液体と吐出されない液体とに分断することができる。したがって、本発明に係る液体吐出装置は、高粘度の液体を用いた場合でも、液柱を短くすることができるため、着弾精度を向上させることができる。
【０００８】
本発明に係る液体吐出装置において、
前記気体供給路は、気体制御バルブを有することができる。
【０００９】
本発明に係る液体吐出装置において、
前記気体は、窒素、またはドライエアーであることができる。
【００１０】
本発明に係る液体吐出装置において、
前記液体供給路は、
前記ノズル孔と連通する圧力室と、
前記圧力室と連通する液体流路と、を有することができる。
【００１１】
本発明に係る液体吐出装置において、
前記液体供給機構は、加圧機構であり、
前記加圧機構は、前記液体流路に接続されることができる。
【００１２】
本発明に係る液体吐出装置において、
前記開閉機構は、液体制御バルブであり、
前記液体流路に設けられることができる。
【００１３】
本発明に係る液体吐出装置において、
前記液体供給機構は、
前記圧力室の容積を可変するピストン部と、
前記ピストン部を動作させる駆動部と、を有し、
前記ピストン部の動作は、前記開閉機構を兼ねることができる。
【００１４】
本発明に係る液体吐出装置において、
前記駆動部は、圧電素子または電磁ソレノイドを含むことができる。
【００１５】
本発明に係る液体吐出方法は、
ノズル板に設けられた液体を吐出するためのノズル孔に、前記ノズル孔と連通する液体供給路から、液体供給機構によって、前記液体を供給する液体供給工程と、
前記液体供給路を、開閉機構によって、閉塞する閉塞工程と、
前記ノズル孔の側壁に設けられた、気体供給路の噴射口から、気体を噴射する気体噴射工程と、を含み、
前記ノズル孔に供給された前記液体の一部は、前記ノズル孔から前記気体とともに吐出される。
【００１６】
本発明に係る液体吐出方法は、気体供給路の噴射口からノズル孔内に、気体を噴射する工程を有することができる。これにより、ノズル孔の液体を、ノズル孔内で、吐出される液体と吐出されない液体とに分断することができる。したがって、本実施形態に係る液体吐出方法によれば、高粘度の液体を用いた場合でも、液柱を短くすることができため、着弾精度を向上させることができる。
【００１７】
本発明に係る液体吐出方法において、
前記閉塞工程は、前記気体噴射工程の前に行われることができる。
【００１８】
本発明に係る液体吐出方法において、
前記液体供給路は、
前記ノズル孔と連通する圧力室と、
前記圧力室と連通する液体流路と、を有することができる。
【００１９】
本発明に係る液体吐出方法において、
前記液体供給機構は、加圧機構であり、
前記加圧機構は、前記液体流路に接続され、
前記液体供給工程では、前記加圧機構によって、前記ノズル孔に前記液体を供給することができる
本発明に係る液体吐出方法において、
前記開閉機構は、液体制御バルブであり、
前記液体制御バルブは、前記液体流路に設けられ、
前記閉塞工程では、前記液体制御バルブが前記液体流路を閉塞することができる。
【００２０】
本発明に係る液体吐出方法において、
前記液体供給機構は、
前記圧力室の容積を可変するピストン部と、
前記ピストン部を動作させる駆動部と、を有し、
前記液体供給工程は、前記ピストン部が、前記圧力室の容積を大きくする方向に動くことにより、前記液体流路から、前記圧力室に前記液体が供給される工程と、
前記ピストン部が、前記圧力室の容積を小さくする方向に動くことにより、前記圧力室から、前記ノズル孔に前記液体が供給される工程と、を有し、
前記ピストン部が、前記圧力室の容積を小さくする方向に動く工程は、前記閉塞工程を兼ねることができる。
【００２１】
本発明に係る液体吐出方法において、
前記駆動部は、圧電素子または電磁ソレノイドを含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
１． 第１の実施形態
１．１． まず、第１の実施形態に係る液体吐出装置１００について説明する。
【００２３】
図１は、液体吐出装置１００を模式的に示す断面図である。
【００２４】
液体吐出装置１００は、図１に示すように、ノズル孔１２を有するノズル板１０と、気体供給路２０と、液体供給路３０と、液体供給機構１４０と、開閉機構１５０と、を含む。液体吐出装置１００は、更に、例えば、圧力室基板１６０、蓋部１７０を含む。
【００２５】
ノズル板１０は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、シリコンからなる。ノズル板１０は、液体を吐出するためのノズル孔１２を有する。ノズル孔１２は、ノズル板１０の厚み方向に貫通している。ノズル孔１２は、液体供給路３０と連通している。ノズル孔１２には、液体供給路３０から液体が供給される。ノズル孔１２の側壁には、気体を噴射するための噴射口２０ａが設けられる。
【００２６】
気体供給路２０は、所定の圧力を持った気体をノズル孔１２に供給するための管である。気体供給路２０は、噴射口２０ａを有する。気体供給路２０は、噴射口２０ａから気体を噴射することができる。噴射される気体としては、例えば、窒素、ドライエアーを用いることができる。気体供給路２０は、例えば、図示しない高圧ボンベ等と連通する。ノズル孔１２の液体は、噴射口２０ａから噴射された気体により、ノズル孔１２内で、吐出される液体と吐出されない液体とに分断される。これにより、吐出される液体は、吐出前に分断されるため、高粘度の液体を用いた場合でも、容易に液柱を短くすることができる。また、吐出される液体は、噴射口２０ａから噴射された気体によって押し出されることにより、ノズル孔１２から吐出される。したがって、吐出される液体の速度は、噴射口２０ａから噴射される気体の圧力の大きさに対応する。すなわち、噴射口２０ａから噴射される気体の圧力を高くすることで、容易に吐出される液体の速度を速くすることができる。これにより、吐出された液体が、媒体に着弾するまでの間に受ける気流の影響を、軽減することができる。吐出される液体の体積は、ノズル孔１２内の噴射口２０ａの位置によって、決めることができる。
【００２７】
気体供給路２０は、気体制御バルブ２２を有することができる。気体制御バルブ２２は、例えば、気体供給路２０を閉塞または開放することにより、所定の圧力を持った気体を供給、遮断などを制御できる電磁弁からなる。電磁弁は、外部駆動回路（図示しない）に接続され電気的に制御されることができる。また、ノズル板１０が、シリコンで形成される場合、気体制御バルブ２２は、ノズル板１０と一体的に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術で形成されたマイクロバルブであってもよい。
【００２８】
液体供給路３０は、圧力室３２と、液体流路３４と、を有する。液体供給路３０は、ノズル孔１２に液体を供給することができる。
【００２９】
圧力室３２は、ノズル孔１２と連通している。圧力室３２は、１つの面が後述するピストン部１４２によって区画され、他の面が、圧力室基板１６０によって区画されている。圧力室３２は、ピストン部１４２が移動することにより、容積が可変する。これにより、圧力室３２は、加圧および減圧されることができる。圧力室３２が、ピストン部１４２によって、加圧および減圧されることで、液体流路３４から圧力室３２に液体が供給され、圧力室３２からノズル孔１２に液体が供給される。
【００３０】
液体流路３４は、圧力室３２に液体を供給するための管である。液体流路３４は、圧力室３２と連通している。液体流路３４は、例えば、図示しないリザーバ、インクカートリッジ等の液体貯留容器と接続し、貯留された液体を圧力室３２に供給することができる。液体流路３４は、液体によって劣化しないシリコンチューブ等によって、インク貯留容器と接続されてもよい。液体流路３４の圧力室１６０側の開口３４ａは、ピストン部１４２が圧力室３２の容積を小さくする方向に動いた際に、ピストン部１４２の側面によって、塞がれる位置に形成されている。
【００３１】
液体供給機構１４０は、ピストン部１４２と、駆動部１４４と、を有する。液体供給機構１４０は、液体供給路３０からノズル孔１２に液体を供給するための機構である。
【００３２】
ピストン部１４２は、圧力室基板１６０の内部に移動可能に設けられる。ピストン部１４２は、圧力室３２の１つの面を区画する。ピストン部１４２は、駆動部１４４の駆動によって、圧力室基板１６０の内部を移動することができる。具体的には、ピストン部１４２は、圧力室３２の容積を小さくする方向（図示の例ではノズル板１０側の方向、以下、「下方向」ともいう）、および圧力室３２の容積を大きくする方向（図示の例では、蓋部１７０側の方向、以下、「上方向」ともいう）に移動することができる。すなわち、ピストン部１４２は、圧力室３２の容積を可変させることができる。これにより、ピストン部１４２は、圧力室３２を加圧および減圧することができる。ピストン部１４２の周面は、圧力室基板１６０の内面と密接されている。ピストン部１４２の周面が、圧力室基板１６０の内面と密接するように、ピストン部１４２の周面にシールリング（図示しない）を有していてもよい。シールリングの材質は、例えば、樹脂材料である。ピストン部１４２は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、シリコン、または強磁性材料からなる。
【００３３】
駆動部１４４は、圧力室基板１６０の内部に設けられる。駆動部１４４の一端は、ピストン部１４２に連結され、駆動部１４４の他端は、蓋部１７０に固定される。駆動部１４４が駆動することにより、ピストン部１４２を上下方向に往復運動させることができる。駆動部１４４は、ケーブル（図示しない）によって、駆動部１４４を制御する外部駆動回路（図示しない）と接続されていてもよい。駆動部１４４としては、例えば、上下に電極を有する圧電素子、上下にコイルへの電流接続を行った電磁ソレノイドを用いることができる。圧電素子は、電圧が印加されることで、伸縮し、ピストン部１４２を動作させることができる。圧電素子としては、変位量の大きいｄ３３モードの圧電素子を用いることが望ましい。
【００３４】
開閉機構１５０は、液体供給路３０を開放または閉塞する機構である。図示の例では、閉塞機構１５０は、ピストン部１４２が、圧力室基板１６０の内部を上下方向に移動することで、液体流路３４と圧力室３２の間を、開放および閉塞することができる。具体的には、ピストン部１４２が、下方向に動くことで、液体流路３４を閉塞し、ピストン部１４２が、上方向に動くことで、液体流路３４を開放する。液体流路３４の閉塞は、ピストン部１４２の側面によって、液体流路３４の開口３４ａが閉塞されることによって行われる。開閉機構１５０は、噴射口２０ａから気体が噴射される際に、液体流路３４を閉塞することができる。これにより、噴射口２０ａから噴射された気体が、圧力室３２方向に向かわず、ノズル孔１２から液体とともに吐出されることができる。上述の通り、ピストン部１４２の動作は、液体供給機構１４０と開閉機構１５０を兼ねることができる。
【００３５】
圧力室基板１６０は、圧力室３２を区画する。圧力室基板１６０の内部には、図示の例では、圧力室３２、ピストン部１４２および駆動部１４４が設けられる。圧力室基板１６０は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）またはシリコンからなる。圧力室基板１６０は、例えば、円筒形である。
【００３６】
蓋部１７０は、圧力室基板１６０の上方に設けられる。蓋部１７０は、図示の例では、駆動部１４４が固定される。蓋部１７０は、例えば、ステンレス剛（ＳＵＳ）、シリコンまたは強磁性材料からなる。蓋部１７０は、圧力室基板１６０と一体的に設けられてもよい。
【００３７】
本実施形態に係る液体吐出装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００３８】
液体吐出装置１００では、ノズル孔１２の側壁に噴射口２０ａを有することができる。これにより、ノズル孔１２内の液体を、ノズル孔１２内で、吐出される液体と吐出されない液体とに分断することができる。したがって、液体吐出装置１００は、高粘度の液体を用いた場合でも、液柱を短くすることができるため、着弾精度を向上させることができる。
【００３９】
液体吐出装置１００では、ノズル孔１２から吐出される液体は、噴射口２０ａから噴射された気体とともに、ノズル孔１２から吐出されることができる。これにより、噴射口２０ａから噴射される気体の圧力を高くすることで、容易に吐出される液体の速度を速くすることができる。したがって、液体吐出装置１００は、吐出された液体が、媒体に着弾するまでの間に受ける気流の影響を軽減することができるため、より着弾精度を向上させることができる。
【００４０】
液体吐出装置１００は、圧力室３２の容積を可変するピストン部１４２を有することができる。ピストン部１４２の動作は、液体供給機構１４０と開閉機構１５０とを、兼ねることができる。したがって、液体吐出装置１００は、構成部品を少なくし、構造を単純にすることができる。
【００４１】
１．２． 次に、第１の実施形態に係る液体吐出方法について、説明する。
【００４２】
本実施形態に係る液体吐出方法では、本実施形態に係る液体吐出装置を用いることができる。以下、上述した液体吐出装置１００を用いた例について説明する。図２から図５は、本実施形態に係る液体吐出方法を説明するための断面図である。
【００４３】
図２に示すように、液体流路３４から圧力室３２に、液体１を供給する。具体的には、駆動部１４４によって、ピストン部１４２を上方向に移動させることにより、圧力室３２を減圧する。これにより、液体１が、液体流路３４から圧力室３２に供給される。なお、気体制御バルブ２２は、閉じられている。
【００４４】
図３に示すように、圧力室３２からノズル孔１２に、液体１を供給する。具体的には、駆動部１４４によって、ピストン部１４２を下方向に移動させることにより、圧力室３２を加圧する。これにより、液体１が、圧力室３２からノズル孔１２に、供給される。また、ピストン部１４２が下方向に移動することで、液体流路３４の開口３４ａが、ピストン部１４２の側面により、閉塞される。なお、気体制御バルブ２２は閉じられている。
【００４５】
図４に示すように、噴射口２０ａからノズル孔１２内に、気体２を噴射する。具体的には、気体制御バルブ２２を開くことにより行われる。これにより、液体１は、気体２によって、吐出される液体１ａと吐出されない液体とに分断される。したがって、高粘度の液体を用いた場合でも、液柱を短くすることができる。
【００４６】
図５に示すように、ノズル孔１２から、液体１ａを気体２とともに吐出する。図示の工程では、図３の工程で示したように、液体流路３４の開口３４ａが閉塞されている。したがって、気体２が、圧力室３２方向に向かわず、ノズル孔１２から液体１ａとともに吐出されることができる。液体１ａは、気体２の圧力によって吐出されるため、噴射される気体２の圧力を高くすることで、容易に吐出される液体１ａの速度を速くすることができる。したがって、吐出された液体１ａが、媒体に着弾するまでの間に受ける気流の影響を軽減することができる。
【００４７】
図５に示す工程から、ピストン部１４２を上方向に移動させることにより、図２に示す工程に戻ることができる。したがって、本実施形態に係る液体吐出方法によれば、ピストン部１４２の動作によって、繰り返し液体１ａを吐出することができる。
【００４８】
本実施形態に係る液体吐出方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００４９】
本実施形態に係る液体吐出方法では、噴射口２０ａからノズル孔１２に、気体２を噴射する工程を有することができる。これにより、ノズル孔１２の液体１を、ノズル孔１２内で、吐出される液体１ａと吐出されない液体とに分断することができる。したがって、本実施形態に係る液体吐出方法によれば、高粘度の液体を用いた場合でも、液柱を短くすることができるため、着弾精度を向上させることができる。
【００５０】
本実施形態に係る液体吐出方法では、吐出される液体１ａは、噴射口２０ａから噴射された気体２とともに、ノズル孔１２から吐出されることができる。これにより、噴射口２０ａから噴射される気体２の圧力を高くすることで、容易に吐出される液体１ａの速度を速くすることができる。したがって、本実施形態に係る液体吐出方法によれば、吐出された液体１ａが、媒体に着弾するまでの間に受ける気流の影響を軽減することができるため、より着弾精度を向上させることができる。
【００５１】
本実施形態に係る液体吐出方法では、ピストン部１４２を用いて、液体１のノズル孔１２への供給および液体流路３４の閉塞を行うことができる。したがって、本実施形態に係る液体吐出方法では、本実施形態に係る液体吐出装置の構成部品を少なくし、構造を単純にすることができる。
【００５２】
１．３． 次に、第１の実施形態に係る液体吐出装置１００の製造方法について、説明するが以下の工程に限定されるわけではない。
【００５３】
ノズル板１０にノズル孔１２を形成する工程は、例えば、機械的なポンチによる方法、イオンエッチング法またはドライエッチング法をフォトリソグラフィ法などと組み合わせる方法を用いることができる。
【００５４】
ノズル板１０に気体供給路２０となる部分を形成する工程は、上述したノズル孔１２を形成する工程と同様の方法を用いることができる。また、ノズル板１０を構成する一方の板に、気体供給路２０に相当する溝をエッチング等で形成し、他方の板を貼り合わせることでノズル板１０に気体供給路２０となる部分を形成してもよい。気体制御バルブ２２としては、公知の電磁弁が用いられ、気体供給路２０に接続される。
【００５５】
圧力室基板１６０に圧力室３２、ピストン部１４２および駆動部１４４が設けられる領域を形成する工程は、機械的なポンチによる方法、イオンエッチング法、電鋳法を用いることができる。圧力室基板１６０に液体流路３４を形成する工程は、上述したノズル孔１２を形成する工程と同様の方法を用いることができる。
【００５６】
ピストン部１４２の形成する工程は、例えば、機械的なポンチによる打ち抜くことで形成される。または、イオンエッチング法、ドライエッチング法をフォトリソグラフィ法などと組み合わせる方法を用いることができる。駆動部１４４が、圧電素子であった場合は、例えば、圧電素子を公知の方法で形成した後、蓋部１７０およびピストン部１４２と接着剤で接着される。
【００５７】
上述の方法で形成されたノズル板１０、圧力室基板１６０、および蓋部１７０を、例えば、接着剤で接着する。
【００５８】
以上の方法により、液体吐出装置１００を製造することができる。
【００５９】
２． 第２の実施形態
２．１． 次に、第２の実施形態に係る液体吐出装置２００について説明する。
【００６０】
図６は、液体吐出装置２００を模式的に示す断面図である。なお、第２の実施形態に係る液体吐出装置２００において、上述した第１の実施形態に係る液体吐出装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６１】
液体吐出装置２００は、図６に示すように、ノズル孔１２を有するノズル板１０と、気体供給路２０と、液体供給路３０と、液体供給機構２４０と、開閉機構２５０と、を含む。液体吐出装置２００は、更に、例えば、圧力室基板１６０、蓋部１７０を含む。
【００６２】
圧力室３２は、圧力室基板１６０によって区画されている。圧力室３２は、液体供給機構２４０が液体流路３４から液体を圧送することにより、加圧される。すなわち、圧力室３２は、液体供給機構２４０が所定の圧力を作用させながら、液体を液体流路３４から送り出すことにより、加圧される。これにより、圧力室３２の液体は、ノズル孔１２に供給される。
【００６３】
液体流路３４は、圧力室３２に液体を供給するための管である。液体流路３４には、液体供給機構２４０が接続されている。液体流路３４の圧力室基板１６０の外部に設けられた部分は、例えば、液体によって劣化しないシリコンチューブからなる。液体流路３４の圧力室３２側の開口３４ａは、圧力室３２に液体を供給することができれば、その位置は特に限定されない。液体流路３４は、液体流路３４を開放および閉塞できる開閉機構２５０を有する。
【００６４】
液体供給機構２４０は、液体供給路３０から、ノズル孔１２に液体を供給する加圧機構２４２である。加圧機構２４２は、例えば、液体貯留容器を空気袋で覆い、空気袋に空気を圧送し、液体貯留容器を押し潰すことで、液体を供給する機構である。また、加圧機構２４２は、例えば、公知のダイヤフラムポンプ、ピストンポンプである。加圧機構２４２は、液体を液体流路３４から圧力室３２に圧送することで、圧力室３２を加圧し、ノズル孔１２に液体を供給することができる。
【００６５】
開閉機構２５０は、液体制御バルブ２５２であることができる。液体制御バルブ２５２は、例えば、液体流路３４を閉塞または開放することにより、所定の圧力を持った液体の供給、遮断などを制御できる電磁弁からなる。電磁弁は、外部駆動回路（図示しない）に接続され電気的に制御されることができる。
【００６６】
本実施形態に係る液体吐出装置２００によれば、上述した第１の実施形態と同様に、着弾精度を向上させることができる。
【００６７】
２．２． 次に、第２の実施形態に係る液体吐出方法について、説明する。
【００６８】
本実施形態に係る液体吐出方法では、本実施形態に係る液体吐出装置を用いる。以下、上述した液体吐出装置２００を用いた例について説明する。図７から図９は、本実施形態に係る液体吐出方法を説明するための断面図である。
【００６９】
図７に示すように、液体流路３４から圧力室３２に、液体１を供給する。さらに、圧力室３２の液体１を、ノズル孔１２に供給する。具体的には、加圧機構２４２によって、液体１を液体流路３４から圧力室３２に圧送する。さらに、圧送された液体１により圧力室３２が加圧され、ノズル孔１２に液体１が供給される。液体制御バルブ２５２は、開かれ、液体流路３４は、開放されている。なお、気体制御バルブ２２は閉じられている。
【００７０】
図８に示すように、まず、液体制御バルブ２５２を閉じることにより、液体流路３４を閉塞する。次に、噴射口２０ａからノズル孔１２に、気体２を噴射する。具体的には、気体制御バルブ２２を開くことにより行われる。これにより、ノズル孔１２の液体は、気体２によって、吐出される液体１ａと吐出されない液体とに分断される。したがって、高粘度の液体を用いた場合でも、液柱を短くすることができる。
【００７１】
図９に示すように、ノズル孔１２から、液体１ａを気体２とともに吐出する。図示の工程では、図８の工程で示したように、液体流路３４が、液体制御バルブ２５２によって、閉塞されている。したがって、気体２が、圧力室３２方向に向かわず、ノズル孔１２から液体１ａとともに吐出されることができる。液体１ａは、気体２の圧力によって吐出されるため、噴射される気体２の圧力を高くすることで、液体１ａの速度を速くすることができる。したがって、吐出された液体１ａが、媒体に着弾するまでの間に受ける気流の影響を軽減することができる。
【００７２】
図９に示す工程から、加圧機構２４２により、液体１を圧力室３２に供給することで、図７に示す工程に戻ることができる。したがって、本実施形態に係る液体吐出方法によれば、繰り返し液体１ａを吐出することができる。
【００７３】
本実施形態に係る液体吐出方法によれば、上述した第１の実施形態と同様に、着弾精度を向上させることができる。
【００７４】
２．３． 次に、第２の実施形態に係る液体吐出装置の製造方法について、説明するが以下の工程に限定されるわけではない。なお、上述した第１の実施形態に係る液体吐出装置１００の製造方法と異なる点について説明し、同様の点については詳細な説明を省略する。
【００７５】
圧力室基板１６０に圧力室３２を形成する工程は、機械的なポンチによる方法、イオンエッチング法またはドライエッチング法をフォトリソグラフィ法などと組み合わせる方法を用いることができる。液体流路３４に、液体制御バルブ２５２となる電磁弁を設け、加圧機構２４２を接続する。
【００７６】
３． 本発明の実施形態に係る液体吐出装置は、工業的な液体吐出装置またはディスペンサーとして用いられることができる。また、本発明の実施形態に係る液体吐出装置を複数用いてユニットとすることで、ライン型の液体吐出装置として用いることができる。
【００７７】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１の実施形態に係る液体吐出装置を模式的に示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係る液体吐出方法を模式的に示す断面図。
【図３】第１の実施形態に係る液体吐出方法を模式的に示す断面図。
【図４】第１の実施形態に係る液体吐出方法を模式的に示す断面図。
【図５】第２の実施形態に係る液体吐出方法を模式的に示す断面図。
【図６】第２の実施形態に係る液体吐出装置を模式的に示す断面図。
【図７】第２の実施形態に係る液体吐出方法を模式的に示す断面図。
【図８】第２の実施形態に係る液体吐出方法を模式的に示す断面図。
【図９】第２の実施形態に係る液体吐出方法を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００７９】
１ 液体、２ 気体、１０ ノズル板、１２ ノズル孔、２０ 気体供給路、２０ａ 噴射口、２２ 気体制御バルブ、３０ 液体供給路、３２ 圧力室、３４ 液体流路、１００ 液体吐出装置、１４０ 液体供給機構、１４２ ピストン部、１４４ 駆動部、１５０ 開閉機構、１６０ 圧力室基板、１７０ 蓋部、２００ 液体吐出装置、２４０ 液体供給機構、２４２ 加圧機構、２５０ 開閉機構、２５２ 液体制御バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置および液体吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット技術は、家庭用のプリンタのみならず、工業用、産業用など様々な分野に用いられている。これらの分野に応じて、インクジェット技術では、様々な組成のインクを吐出する必要がある。そのなかでも、特に高分子ポリマーなどからなる高粘度インクは、ノズル孔から吐出されたインク液柱が切れ難いため、吐出した液滴の直進性が悪化し、着弾精度が低下する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ノズル孔から吐出されたインクに光エネルギー、熱エネルギー等のエネルギーを与えることで、インク液柱を切断する方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１８１４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、インクにエネルギーを与えるため、インクの劣化が問題となる場合がある。
【０００５】
本発明の目的の１つは、着弾精度を向上させることができる液体吐出装置および液体吐出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る液体吐出装置は、
液体を吐出するためのノズル孔を有するノズル板と、
前記ノズル孔と連通する液体供給路と、
前記液体供給路から、前記ノズル孔に前記液体を供給する液体供給機構と、
前記液体供給路に設けられた開閉機構と、
前記ノズル孔の側壁に噴射口を有する気体供給路と、を含み、
前記ノズル孔に供給された前記液体の一部は、前記ノズル孔から前記気体とともに吐出される。
【０００７】
本発明に係る液体吐出装置は、ノズル孔の側壁に噴射口を有することができる。これにより、ノズル孔の液体を、ノズル孔内で、吐出される液体と吐出されない液体とに分断することができる。したがって、本発明に係る液体吐出装置は、高粘度の液体を用いた場合でも、液柱を短くすることができるため、着弾精度を向上させることができる。
【０００８】
本発明に係る液体吐出装置において、
前記気体供給路は、気体制御バルブを有することができる。
【０００９】
本発明に係る液体吐出装置において、
前記気体は、窒素、またはドライエアーであることができる。
【００１０】
本発明に係る液体吐出装置において、
前記液体供給路は、
前記ノズル孔と連通する圧力室と、
前記圧力室と連通する液体流路と、を有することができる。
【００１１】
本発明に係る液体吐出装置において、
前記液体供給機構は、加圧機構であり、
前記加圧機構は、前記液体流路に接続されることができる。
【００１２】
本発明に係る液体吐出装置において、
前記開閉機構は、液体制御バルブであり、
前記液体流路に設けられることができる。
【００１３】
本発明に係る液体吐出装置において、
前記液体供給機構は、
前記圧力室の容積を可変するピストン部と、
前記ピストン部を動作させる駆動部と、を有し、
前記ピストン部の動作は、前記開閉機構を兼ねることができる。
【００１４】
本発明に係る液体吐出装置において、
前記駆動部は、圧電素子または電磁ソレノイドを含むことができる。
【００１５】
本発明に係る液体吐出方法は、
ノズル板に設けられた液体を吐出するためのノズル孔に、前記ノズル孔と連通する液体供給路から、液体供給機構によって、前記液体を供給する液体供給工程と、
前記液体供給路を、開閉機構によって、閉塞する閉塞工程と、
前記ノズル孔の側壁に設けられた、気体供給路の噴射口から、気体を噴射する気体噴射工程と、を含み、
前記ノズル孔に供給された前記液体の一部は、前記ノズル孔から前記気体とともに吐出される。
【００１６】
本発明に係る液体吐出方法は、気体供給路の噴射口からノズル孔内に、気体を噴射する工程を有することができる。これにより、ノズル孔の液体を、ノズル孔内で、吐出される液体と吐出されない液体とに分断することができる。したがって、本実施形態に係る液体吐出方法によれば、高粘度の液体を用いた場合でも、液柱を短くすることができため、着弾精度を向上させることができる。
【００１７】
本発明に係る液体吐出方法において、
前記閉塞工程は、前記気体噴射工程の前に行われることができる。
【００１８】
本発明に係る液体吐出方法において、
前記液体供給路は、
前記ノズル孔と連通する圧力室と、
前記圧力室と連通する液体流路と、を有することができる。
【００１９】
本発明に係る液体吐出方法において、
前記液体供給機構は、加圧機構であり、
前記加圧機構は、前記液体流路に接続され、
前記液体供給工程では、前記加圧機構によって、前記ノズル孔に前記液体を供給することができる
本発明に係る液体吐出方法において、
前記開閉機構は、液体制御バルブであり、
前記液体制御バルブは、前記液体流路に設けられ、
前記閉塞工程では、前記液体制御バルブが前記液体流路を閉塞することができる。
【００２０】
本発明に係る液体吐出方法において、
前記液体供給機構は、
前記圧力室の容積を可変するピストン部と、
前記ピストン部を動作させる駆動部と、を有し、
前記液体供給工程は、前記ピストン部が、前記圧力室の容積を大きくする方向に動くことにより、前記液体流路から、前記圧力室に前記液体が供給される工程と、
前記ピストン部が、前記圧力室の容積を小さくする方向に動くことにより、前記圧力室から、前記ノズル孔に前記液体が供給される工程と、を有し、
前記ピストン部が、前記圧力室の容積を小さくする方向に動く工程は、前記閉塞工程を兼ねることができる。
【００２１】
本発明に係る液体吐出方法において、
前記駆動部は、圧電素子または電磁ソレノイドを含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
１． 第１の実施形態
１．１． まず、第１の実施形態に係る液体吐出装置１００について説明する。
【００２３】
図１は、液体吐出装置１００を模式的に示す断面図である。
【００２４】
液体吐出装置１００は、図１に示すように、ノズル孔１２を有するノズル板１０と、気体供給路２０と、液体供給路３０と、液体供給機構１４０と、開閉機構１５０と、を含む。液体吐出装置１００は、更に、例えば、圧力室基板１６０、蓋部１７０を含む。
【００２５】
ノズル板１０は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、シリコンからなる。ノズル板１０は、液体を吐出するためのノズル孔１２を有する。ノズル孔１２は、ノズル板１０の厚み方向に貫通している。ノズル孔１２は、液体供給路３０と連通している。ノズル孔１２には、液体供給路３０から液体が供給される。ノズル孔１２の側壁には、気体を噴射するための噴射口２０ａが設けられる。
【００２６】
気体供給路２０は、所定の圧力を持った気体をノズル孔１２に供給するための管である。気体供給路２０は、噴射口２０ａを有する。気体供給路２０は、噴射口２０ａから気体を噴射することができる。噴射される気体としては、例えば、窒素、ドライエアーを用いることができる。気体供給路２０は、例えば、図示しない高圧ボンベ等と連通する。ノズル孔１２の液体は、噴射口２０ａから噴射された気体により、ノズル孔１２内で、吐出される液体と吐出されない液体とに分断される。これにより、吐出される液体は、吐出前に分断されるため、高粘度の液体を用いた場合でも、容易に液柱を短くすることができる。また、吐出される液体は、噴射口２０ａから噴射された気体によって押し出されることにより、ノズル孔１２から吐出される。したがって、吐出される液体の速度は、噴射口２０ａから噴射される気体の圧力の大きさに対応する。すなわち、噴射口２０ａから噴射される気体の圧力を高くすることで、容易に吐出される液体の速度を速くすることができる。これにより、吐出された液体が、媒体に着弾するまでの間に受ける気流の影響を、軽減することができる。吐出される液体の体積は、ノズル孔１２内の噴射口２０ａの位置によって、決めることができる。
【００２７】
気体供給路２０は、気体制御バルブ２２を有することができる。気体制御バルブ２２は、例えば、気体供給路２０を閉塞または開放することにより、所定の圧力を持った気体を供給、遮断などを制御できる電磁弁からなる。電磁弁は、外部駆動回路（図示しない）に接続され電気的に制御されることができる。また、ノズル板１０が、シリコンで形成される場合、気体制御バルブ２２は、ノズル板１０と一体的に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術で形成されたマイクロバルブであってもよい。
【００２８】
液体供給路３０は、圧力室３２と、液体流路３４と、を有する。液体供給路３０は、ノズル孔１２に液体を供給することができる。
【００２９】
圧力室３２は、ノズル孔１２と連通している。圧力室３２は、１つの面が後述するピストン部１４２によって区画され、他の面が、圧力室基板１６０によって区画されている。圧力室３２は、ピストン部１４２が移動することにより、容積が可変する。これにより、圧力室３２は、加圧および減圧されることができる。圧力室３２が、ピストン部１４２によって、加圧および減圧されることで、液体流路３４から圧力室３２に液体が供給され、圧力室３２からノズル孔１２に液体が供給される。
【００３０】
液体流路３４は、圧力室３２に液体を供給するための管である。液体流路３４は、圧力室３２と連通している。液体流路３４は、例えば、図示しないリザーバ、インクカートリッジ等の液体貯留容器と接続し、貯留された液体を圧力室３２に供給することができる。液体流路３４は、液体によって劣化しないシリコンチューブ等によって、インク貯留容器と接続されてもよい。液体流路３４の圧力室１６０側の開口３４ａは、ピストン部１４２が圧力室３２の容積を小さくする方向に動いた際に、ピストン部１４２の側面によって、塞がれる位置に形成されている。
【００３１】
液体供給機構１４０は、ピストン部１４２と、駆動部１４４と、を有する。液体供給機構１４０は、液体供給路３０からノズル孔１２に液体を供給するための機構である。
【００３２】
ピストン部１４２は、圧力室基板１６０の内部に移動可能に設けられる。ピストン部１４２は、圧力室３２の１つの面を区画する。ピストン部１４２は、駆動部１４４の駆動によって、圧力室基板１６０の内部を移動することができる。具体的には、ピストン部１４２は、圧力室３２の容積を小さくする方向（図示の例ではノズル板１０側の方向、以下、「下方向」ともいう）、および圧力室３２の容積を大きくする方向（図示の例では、蓋部１７０側の方向、以下、「上方向」ともいう）に移動することができる。すなわち、ピストン部１４２は、圧力室３２の容積を可変させることができる。これにより、ピストン部１４２は、圧力室３２を加圧および減圧することができる。ピストン部１４２の周面は、圧力室基板１６０の内面と密接されている。ピストン部１４２の周面が、圧力室基板１６０の内面と密接するように、ピストン部１４２の周面にシールリング（図示しない）を有していてもよい。シールリングの材質は、例えば、樹脂材料である。ピストン部１４２は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、シリコン、または強磁性材料からなる。
【００３３】
駆動部１４４は、圧力室基板１６０の内部に設けられる。駆動部１４４の一端は、ピストン部１４２に連結され、駆動部１４４の他端は、蓋部１７０に固定される。駆動部１４４が駆動することにより、ピストン部１４２を上下方向に往復運動させることができる。駆動部１４４は、ケーブル（図示しない）によって、駆動部１４４を制御する外部駆動回路（図示しない）と接続されていてもよい。駆動部１４４としては、例えば、上下に電極を有する圧電素子、上下にコイルへの電流接続を行った電磁ソレノイドを用いることができる。圧電素子は、電圧が印加されることで、伸縮し、ピストン部１４２を動作させることができる。圧電素子としては、変位量の大きいｄ３３モードの圧電素子を用いることが望ましい。
【００３４】
開閉機構１５０は、液体供給路３０を開放または閉塞する機構である。図示の例では、閉塞機構１５０は、ピストン部１４２が、圧力室基板１６０の内部を上下方向に移動することで、液体流路３４と圧力室３２の間を、開放および閉塞することができる。具体的には、ピストン部１４２が、下方向に動くことで、液体流路３４を閉塞し、ピストン部１４２が、上方向に動くことで、液体流路３４を開放する。液体流路３４の閉塞は、ピストン部１４２の側面によって、液体流路３４の開口３４ａが閉塞されることによって行われる。開閉機構１５０は、噴射口２０ａから気体が噴射される際に、液体流路３４を閉塞することができる。これにより、噴射口２０ａから噴射された気体が、圧力室３２方向に向かわず、ノズル孔１２から液体とともに吐出されることができる。上述の通り、ピストン部１４２の動作は、液体供給機構１４０と開閉機構１５０を兼ねることができる。
【００３５】
圧力室基板１６０は、圧力室３２を区画する。圧力室基板１６０の内部には、図示の例では、圧力室３２、ピストン部１４２および駆動部１４４が設けられる。圧力室基板１６０は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）またはシリコンからなる。圧力室基板１６０は、例えば、円筒形である。
【００３６】
蓋部１７０は、圧力室基板１６０の上方に設けられる。蓋部１７０は、図示の例では、駆動部１４４が固定される。蓋部１７０は、例えば、ステンレス剛（ＳＵＳ）、シリコンまたは強磁性材料からなる。蓋部１７０は、圧力室基板１６０と一体的に設けられてもよい。
【００３７】
本実施形態に係る液体吐出装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００３８】
液体吐出装置１００では、ノズル孔１２の側壁に噴射口２０ａを有することができる。これにより、ノズル孔１２内の液体を、ノズル孔１２内で、吐出される液体と吐出されない液体とに分断することができる。したがって、液体吐出装置１００は、高粘度の液体を用いた場合でも、液柱を短くすることができるため、着弾精度を向上させることができる。
【００３９】
液体吐出装置１００では、ノズル孔１２から吐出される液体は、噴射口２０ａから噴射された気体とともに、ノズル孔１２から吐出されることができる。これにより、噴射口２０ａから噴射される気体の圧力を高くすることで、容易に吐出される液体の速度を速くすることができる。したがって、液体吐出装置１００は、吐出された液体が、媒体に着弾するまでの間に受ける気流の影響を軽減することができるため、より着弾精度を向上させることができる。
【００４０】
液体吐出装置１００は、圧力室３２の容積を可変するピストン部１４２を有することができる。ピストン部１４２の動作は、液体供給機構１４０と開閉機構１５０とを、兼ねることができる。したがって、液体吐出装置１００は、構成部品を少なくし、構造を単純にすることができる。
【００４１】
１．２． 次に、第１の実施形態に係る液体吐出方法について、説明する。
【００４２】
本実施形態に係る液体吐出方法では、本実施形態に係る液体吐出装置を用いることができる。以下、上述した液体吐出装置１００を用いた例について説明する。図２から図５は、本実施形態に係る液体吐出方法を説明するための断面図である。
【００４３】
図２に示すように、液体流路３４から圧力室３２に、液体１を供給する。具体的には、駆動部１４４によって、ピストン部１４２を上方向に移動させることにより、圧力室３２を減圧する。これにより、液体１が、液体流路３４から圧力室３２に供給される。なお、気体制御バルブ２２は、閉じられている。
【００４４】
図３に示すように、圧力室３２からノズル孔１２に、液体１を供給する。具体的には、駆動部１４４によって、ピストン部１４２を下方向に移動させることにより、圧力室３２を加圧する。これにより、液体１が、圧力室３２からノズル孔１２に、供給される。また、ピストン部１４２が下方向に移動することで、液体流路３４の開口３４ａが、ピストン部１４２の側面により、閉塞される。なお、気体制御バルブ２２は閉じられている。
【００４５】
図４に示すように、噴射口２０ａからノズル孔１２内に、気体２を噴射する。具体的には、気体制御バルブ２２を開くことにより行われる。これにより、液体１は、気体２によって、吐出される液体１ａと吐出されない液体とに分断される。したがって、高粘度の液体を用いた場合でも、液柱を短くすることができる。
【００４６】
図５に示すように、ノズル孔１２から、液体１ａを気体２とともに吐出する。図示の工程では、図３の工程で示したように、液体流路３４の開口３４ａが閉塞されている。したがって、気体２が、圧力室３２方向に向かわず、ノズル孔１２から液体１ａとともに吐出されることができる。液体１ａは、気体２の圧力によって吐出されるため、噴射される気体２の圧力を高くすることで、容易に吐出される液体１ａの速度を速くすることができる。したがって、吐出された液体１ａが、媒体に着弾するまでの間に受ける気流の影響を軽減することができる。
【００４７】
図５に示す工程から、ピストン部１４２を上方向に移動させることにより、図２に示す工程に戻ることができる。したがって、本実施形態に係る液体吐出方法によれば、ピストン部１４２の動作によって、繰り返し液体１ａを吐出することができる。
【００４８】
本実施形態に係る液体吐出方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００４９】
本実施形態に係る液体吐出方法では、噴射口２０ａからノズル孔１２に、気体２を噴射する工程を有することができる。これにより、ノズル孔１２の液体１を、ノズル孔１２内で、吐出される液体１ａと吐出されない液体とに分断することができる。したがって、本実施形態に係る液体吐出方法によれば、高粘度の液体を用いた場合でも、液柱を短くすることができるため、着弾精度を向上させることができる。
【００５０】
本実施形態に係る液体吐出方法では、吐出される液体１ａは、噴射口２０ａから噴射された気体２とともに、ノズル孔１２から吐出されることができる。これにより、噴射口２０ａから噴射される気体２の圧力を高くすることで、容易に吐出される液体１ａの速度を速くすることができる。したがって、本実施形態に係る液体吐出方法によれば、吐出された液体１ａが、媒体に着弾するまでの間に受ける気流の影響を軽減することができるため、より着弾精度を向上させることができる。
【００５１】
本実施形態に係る液体吐出方法では、ピストン部１４２を用いて、液体１のノズル孔１２への供給および液体流路３４の閉塞を行うことができる。したがって、本実施形態に係る液体吐出方法では、本実施形態に係る液体吐出装置の構成部品を少なくし、構造を単純にすることができる。
【００５２】
１．３． 次に、第１の実施形態に係る液体吐出装置１００の製造方法について、説明するが以下の工程に限定されるわけではない。
【００５３】
ノズル板１０にノズル孔１２を形成する工程は、例えば、機械的なポンチによる方法、イオンエッチング法またはドライエッチング法をフォトリソグラフィ法などと組み合わせる方法を用いることができる。
【００５４】
ノズル板１０に気体供給路２０となる部分を形成する工程は、上述したノズル孔１２を形成する工程と同様の方法を用いることができる。また、ノズル板１０を構成する一方の板に、気体供給路２０に相当する溝をエッチング等で形成し、他方の板を貼り合わせることでノズル板１０に気体供給路２０となる部分を形成してもよい。気体制御バルブ２２としては、公知の電磁弁が用いられ、気体供給路２０に接続される。
【００５５】
圧力室基板１６０に圧力室３２、ピストン部１４２および駆動部１４４が設けられる領域を形成する工程は、機械的なポンチによる方法、イオンエッチング法、電鋳法を用いることができる。圧力室基板１６０に液体流路３４を形成する工程は、上述したノズル孔１２を形成する工程と同様の方法を用いることができる。
【００５６】
ピストン部１４２の形成する工程は、例えば、機械的なポンチによる打ち抜くことで形成される。または、イオンエッチング法、ドライエッチング法をフォトリソグラフィ法などと組み合わせる方法を用いることができる。駆動部１４４が、圧電素子であった場合は、例えば、圧電素子を公知の方法で形成した後、蓋部１７０およびピストン部１４２と接着剤で接着される。
【００５７】
上述の方法で形成されたノズル板１０、圧力室基板１６０、および蓋部１７０を、例えば、接着剤で接着する。
【００５８】
以上の方法により、液体吐出装置１００を製造することができる。
【００５９】
２． 第２の実施形態
２．１． 次に、第２の実施形態に係る液体吐出装置２００について説明する。
【００６０】
図６は、液体吐出装置２００を模式的に示す断面図である。なお、第２の実施形態に係る液体吐出装置２００において、上述した第１の実施形態に係る液体吐出装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６１】
液体吐出装置２００は、図６に示すように、ノズル孔１２を有するノズル板１０と、気体供給路２０と、液体供給路３０と、液体供給機構２４０と、開閉機構２５０と、を含む。液体吐出装置２００は、更に、例えば、圧力室基板１６０、蓋部１７０を含む。
【００６２】
圧力室３２は、圧力室基板１６０によって区画されている。圧力室３２は、液体供給機構２４０が液体流路３４から液体を圧送することにより、加圧される。すなわち、圧力室３２は、液体供給機構２４０が所定の圧力を作用させながら、液体を液体流路３４から送り出すことにより、加圧される。これにより、圧力室３２の液体は、ノズル孔１２に供給される。
【００６３】
液体流路３４は、圧力室３２に液体を供給するための管である。液体流路３４には、液体供給機構２４０が接続されている。液体流路３４の圧力室基板１６０の外部に設けられた部分は、例えば、液体によって劣化しないシリコンチューブからなる。液体流路３４の圧力室３２側の開口３４ａは、圧力室３２に液体を供給することができれば、その位置は特に限定されない。液体流路３４は、液体流路３４を開放および閉塞できる開閉機構２５０を有する。
【００６４】
液体供給機構２４０は、液体供給路３０から、ノズル孔１２に液体を供給する加圧機構２４２である。加圧機構２４２は、例えば、液体貯留容器を空気袋で覆い、空気袋に空気を圧送し、液体貯留容器を押し潰すことで、液体を供給する機構である。また、加圧機構２４２は、例えば、公知のダイヤフラムポンプ、ピストンポンプである。加圧機構２４２は、液体を液体流路３４から圧力室３２に圧送することで、圧力室３２を加圧し、ノズル孔１２に液体を供給することができる。
【００６５】
開閉機構２５０は、液体制御バルブ２５２であることができる。液体制御バルブ２５２は、例えば、液体流路３４を閉塞または開放することにより、所定の圧力を持った液体の供給、遮断などを制御できる電磁弁からなる。電磁弁は、外部駆動回路（図示しない）に接続され電気的に制御されることができる。
【００６６】
本実施形態に係る液体吐出装置２００によれば、上述した第１の実施形態と同様に、着弾精度を向上させることができる。
【００６７】
２．２． 次に、第２の実施形態に係る液体吐出方法について、説明する。
【００６８】
本実施形態に係る液体吐出方法では、本実施形態に係る液体吐出装置を用いる。以下、上述した液体吐出装置２００を用いた例について説明する。図７から図９は、本実施形態に係る液体吐出方法を説明するための断面図である。
【００６９】
図７に示すように、液体流路３４から圧力室３２に、液体１を供給する。さらに、圧力室３２の液体１を、ノズル孔１２に供給する。具体的には、加圧機構２４２によって、液体１を液体流路３４から圧力室３２に圧送する。さらに、圧送された液体１により圧力室３２が加圧され、ノズル孔１２に液体１が供給される。液体制御バルブ２５２は、開かれ、液体流路３４は、開放されている。なお、気体制御バルブ２２は閉じられている。
【００７０】
図８に示すように、まず、液体制御バルブ２５２を閉じることにより、液体流路３４を閉塞する。次に、噴射口２０ａからノズル孔１２に、気体２を噴射する。具体的には、気体制御バルブ２２を開くことにより行われる。これにより、ノズル孔１２の液体は、気体２によって、吐出される液体１ａと吐出されない液体とに分断される。したがって、高粘度の液体を用いた場合でも、液柱を短くすることができる。
【００７１】
図９に示すように、ノズル孔１２から、液体１ａを気体２とともに吐出する。図示の工程では、図８の工程で示したように、液体流路３４が、液体制御バルブ２５２によって、閉塞されている。したがって、気体２が、圧力室３２方向に向かわず、ノズル孔１２から液体１ａとともに吐出されることができる。液体１ａは、気体２の圧力によって吐出されるため、噴射される気体２の圧力を高くすることで、液体１ａの速度を速くすることができる。したがって、吐出された液体１ａが、媒体に着弾するまでの間に受ける気流の影響を軽減することができる。
【００７２】
図９に示す工程から、加圧機構２４２により、液体１を圧力室３２に供給することで、図７に示す工程に戻ることができる。したがって、本実施形態に係る液体吐出方法によれば、繰り返し液体１ａを吐出することができる。
【００７３】
本実施形態に係る液体吐出方法によれば、上述した第１の実施形態と同様に、着弾精度を向上させることができる。
【００７４】
２．３． 次に、第２の実施形態に係る液体吐出装置の製造方法について、説明するが以下の工程に限定されるわけではない。なお、上述した第１の実施形態に係る液体吐出装置１００の製造方法と異なる点について説明し、同様の点については詳細な説明を省略する。
【００７５】
圧力室基板１６０に圧力室３２を形成する工程は、機械的なポンチによる方法、イオンエッチング法またはドライエッチング法をフォトリソグラフィ法などと組み合わせる方法を用いることができる。液体流路３４に、液体制御バルブ２５２となる電磁弁を設け、加圧機構２４２を接続する。
【００７６】
３． 本発明の実施形態に係る液体吐出装置は、工業的な液体吐出装置またはディスペンサーとして用いられることができる。また、本発明の実施形態に係る液体吐出装置を複数用いてユニットとすることで、ライン型の液体吐出装置として用いることができる。
【００７７】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１の実施形態に係る液体吐出装置を模式的に示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係る液体吐出方法を模式的に示す断面図。
【図３】第１の実施形態に係る液体吐出方法を模式的に示す断面図。
【図４】第１の実施形態に係る液体吐出方法を模式的に示す断面図。
【図５】第２の実施形態に係る液体吐出方法を模式的に示す断面図。
【図６】第２の実施形態に係る液体吐出装置を模式的に示す断面図。
【図７】第２の実施形態に係る液体吐出方法を模式的に示す断面図。
【図８】第２の実施形態に係る液体吐出方法を模式的に示す断面図。
【図９】第２の実施形態に係る液体吐出方法を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００７９】
１ 液体、２ 気体、１０ ノズル板、１２ ノズル孔、２０ 気体供給路、２０ａ 噴射口、２２ 気体制御バルブ、３０ 液体供給路、３２ 圧力室、３４ 液体流路、１００ 液体吐出装置、１４０ 液体供給機構、１４２ ピストン部、１４４ 駆動部、１５０ 開閉機構、１６０ 圧力室基板、１７０ 蓋部、２００ 液体吐出装置、２４０ 液体供給機構、２４２ 加圧機構、２５０ 開閉機構、２５２ 液体制御バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するためのノズル孔を有するノズル板と、
前記ノズル孔と連通する液体供給路と、
前記液体供給路から、前記ノズル孔に前記液体を供給する液体供給機構と、
前記液体供給路に設けられた開閉機構と、
前記ノズル孔の側壁に噴射口を有する気体供給路と、を含み、
前記ノズル孔に供給された前記液体の一部は、前記ノズル孔から前記気体とともに吐出される、液体吐出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記気体供給路は、気体制御バルブを有する、液体吐出装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記気体は、窒素、またはドライエアーである、液体吐出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記液体供給路は、
前記ノズル孔と連通する圧力室と、
前記圧力室と連通する液体流路と、を有する、液体吐出装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記液体供給機構は、加圧機構であり、
前記加圧機構は、前記液体流路に接続される、液体吐出装置。
【請求項６】
請求項４または５において、
前記開閉機構は、液体制御バルブであり、
前記液体流路に設けられる、液体吐出装置。
【請求項７】
請求項４において、
前記液体供給機構は、
前記圧力室の容積を可変するピストン部と、
前記ピストン部を動作させる駆動部と、を有し、
前記ピストン部の動作は、前記開閉機構を兼ねる、液体吐出装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記駆動部は、圧電素子または電磁ソレノイドを含む、液体吐出装置。
【請求項９】
ノズル板に設けられた液体を吐出するためのノズル孔に、前記ノズル孔と連通する液体供給路から、液体供給機構によって、前記液体を供給する液体供給工程と、
前記液体供給路を、開閉機構によって、閉塞する閉塞工程と、
前記ノズル孔の側壁に設けられた、気体供給路の噴射口から、気体を噴射する気体噴射工程と、を含み、
前記ノズル孔に供給された前記液体の一部は、前記ノズル孔から前記気体とともに吐出される、液体吐出方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記閉塞工程は、前記気体噴射工程の前に行われる、液体吐出方法。
【請求項１１】
請求項９または１０において、
前記液体供給路は、
前記ノズル孔と連通する圧力室と、
前記圧力室と連通する液体流路と、を有する、液体吐出方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記液体供給機構は、加圧機構であり、
前記加圧機構は、前記液体流路に接続され、
前記液体供給工程では、前記加圧機構によって、前記ノズル孔に前記液体を供給する、液体吐出方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２において、
前記開閉機構は、液体制御バルブであり、
前記液体制御バルブは、前記液体流路に設けられ、
前記閉塞工程では、前記液体制御バルブが前記液体流路を閉塞する、液体吐出方法。
【請求項１４】
請求項１１において、
前記液体供給機構は、
前記圧力室の容積を可変するピストン部と、
前記ピストン部を動作させる駆動部と、を有し、
前記液体供給工程は、前記ピストン部が、前記圧力室の容積を大きくする方向に動くことにより、前記液体流路から、前記圧力室に前記液体が供給される工程と、
前記ピストン部が、前記圧力室の容積を小さくする方向に動くことにより、前記圧力室から、前記ノズル孔に前記液体が供給される工程と、を有し、
前記ピストン部が、前記圧力室の容積を小さくする方向に動く工程は、前記閉塞工程を兼ねる、液体吐出方法。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記駆動部は、圧電素子または電磁ソレノイドを含む、液体吐出方法。
【請求項１】
液体を吐出するためのノズル孔を有するノズル板と、
前記ノズル孔と連通する液体供給路と、
前記液体供給路から、前記ノズル孔に前記液体を供給する液体供給機構と、
前記液体供給路に設けられた開閉機構と、
前記ノズル孔の側壁に噴射口を有する気体供給路と、を含み、
前記ノズル孔に供給された前記液体の一部は、前記ノズル孔から前記気体とともに吐出される、液体吐出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記気体供給路は、気体制御バルブを有する、液体吐出装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記気体は、窒素、またはドライエアーである、液体吐出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記液体供給路は、
前記ノズル孔と連通する圧力室と、
前記圧力室と連通する液体流路と、を有する、液体吐出装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記液体供給機構は、加圧機構であり、
前記加圧機構は、前記液体流路に接続される、液体吐出装置。
【請求項６】
請求項４または５において、
前記開閉機構は、液体制御バルブであり、
前記液体流路に設けられる、液体吐出装置。
【請求項７】
請求項４において、
前記液体供給機構は、
前記圧力室の容積を可変するピストン部と、
前記ピストン部を動作させる駆動部と、を有し、
前記ピストン部の動作は、前記開閉機構を兼ねる、液体吐出装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記駆動部は、圧電素子または電磁ソレノイドを含む、液体吐出装置。
【請求項９】
ノズル板に設けられた液体を吐出するためのノズル孔に、前記ノズル孔と連通する液体供給路から、液体供給機構によって、前記液体を供給する液体供給工程と、
前記液体供給路を、開閉機構によって、閉塞する閉塞工程と、
前記ノズル孔の側壁に設けられた、気体供給路の噴射口から、気体を噴射する気体噴射工程と、を含み、
前記ノズル孔に供給された前記液体の一部は、前記ノズル孔から前記気体とともに吐出される、液体吐出方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記閉塞工程は、前記気体噴射工程の前に行われる、液体吐出方法。
【請求項１１】
請求項９または１０において、
前記液体供給路は、
前記ノズル孔と連通する圧力室と、
前記圧力室と連通する液体流路と、を有する、液体吐出方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記液体供給機構は、加圧機構であり、
前記加圧機構は、前記液体流路に接続され、
前記液体供給工程では、前記加圧機構によって、前記ノズル孔に前記液体を供給する、液体吐出方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２において、
前記開閉機構は、液体制御バルブであり、
前記液体制御バルブは、前記液体流路に設けられ、
前記閉塞工程では、前記液体制御バルブが前記液体流路を閉塞する、液体吐出方法。
【請求項１４】
請求項１１において、
前記液体供給機構は、
前記圧力室の容積を可変するピストン部と、
前記ピストン部を動作させる駆動部と、を有し、
前記液体供給工程は、前記ピストン部が、前記圧力室の容積を大きくする方向に動くことにより、前記液体流路から、前記圧力室に前記液体が供給される工程と、
前記ピストン部が、前記圧力室の容積を小さくする方向に動くことにより、前記圧力室から、前記ノズル孔に前記液体が供給される工程と、を有し、
前記ピストン部が、前記圧力室の容積を小さくする方向に動く工程は、前記閉塞工程を兼ねる、液体吐出方法。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記駆動部は、圧電素子または電磁ソレノイドを含む、液体吐出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１３１８２０（Ｐ２０１０−１３１８２０Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０８７７３（Ｐ２００８−３０８７７３）
【出願日】平成２０年１２月３日（２００８．１２．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月３日（２００８．１２．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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