液滴吐出ヘッド、及び液滴吐出装置
【課題】けん濁液を吐出口（ノズル）から吐出させる場合に、けん濁液に含まれる粒子が吐出口に詰まるのを抑制することができる液滴吐出ヘッド、及び液滴吐出装置を得る。
【解決手段】捕獲フラップ７０は、ノズル１６の周壁１６Ａの吐出側の一端部１７Ａと液流路１４側の他端部１７Ｂとの間に設けられている。これにより、けん濁液に含まれる一粒の粒子７２が捕獲される。そして、流路部材１２の曲げ方向を逆側に反転させ、流路部材１２を液滴吐出方向（図中上）へと急激に変形させると、慣性力で捕獲フラップ７０がさらに弾性変形して粒子７２が解放され、粒子７２を含んだ液滴が吐出される。捕獲フラップ７０に捕獲されていた粒子７２が、液滴として吐出されると次ぎに吐出される粒子７２が捕獲フラップ７０に捕獲される。このように、けん濁液に含まれる粒子７２がノズル１６に詰まるのが抑制される。
【解決手段】捕獲フラップ７０は、ノズル１６の周壁１６Ａの吐出側の一端部１７Ａと液流路１４側の他端部１７Ｂとの間に設けられている。これにより、けん濁液に含まれる一粒の粒子７２が捕獲される。そして、流路部材１２の曲げ方向を逆側に反転させ、流路部材１２を液滴吐出方向（図中上）へと急激に変形させると、慣性力で捕獲フラップ７０がさらに弾性変形して粒子７２が解放され、粒子７２を含んだ液滴が吐出される。捕獲フラップ７０に捕獲されていた粒子７２が、液滴として吐出されると次ぎに吐出される粒子７２が捕獲フラップ７０に捕獲される。このように、けん濁液に含まれる粒子７２がノズル１６に詰まるのが抑制される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、及び液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、インク滴を噴出するための複数のノズルと、これらのノズルに対応して形成されたインク室とを備えるインクジェットヘッドが記載されている。そして、各インク室には、ダイヤフラムが設けられ、このダイヤフラムの曲げ変形によるインク室の容積変化をインク滴の噴出に利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１８１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、粒子を含むけん濁液を吐出口（ノズル）から吐出させる場合に、けん濁液に含まれる粒子が吐出口に詰まるのを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するための吐出部と、前記吐出部に向けてけん濁液を供給する流路が形成された流路部材と、前記流路部材が接合され、又は前記流路部材を含み、前記吐出部が形成された吐出面が凹となるように曲げ変形した後、吐出面が凸となるように曲げ方向を反転することで、前記吐出部より液滴を吐出させる梁部材と、前記吐出部に設けられ、けん濁液に含まれる粒子を捕獲すると共に、前記吐出部から液滴を吐出させるときに前記粒子を解放する捕獲手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項２に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１に記載において、前記捕獲手段は、前記吐出部を構成する周壁から前記吐出部内に突出すると共に、弾性変形可能な弾性片を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項３に係る液滴吐出ヘッドは、請求項２に記載において、前記弾性片は、前記周壁の吐出側の端部と流路側の端部との間に設けられることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項４に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するための吐出部と、前記吐出部に向けてけん濁液を供給する流路が形成された流路部材と、前記流路部材が接合され、又は前記流路部材を含み、前記吐出部が形成された吐出面が凹となるように曲げ変形した後、吐出面が凸となるように曲げ方向を反転することで、前記吐出部より液滴を吐出させる梁部材と、前記流路部材に形成された流路に設けられ、けん濁液に含まれる粒子を捕獲すると共に、前記吐出部から液滴を吐出させるときに前記粒子を解放する捕獲手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項５に係る液滴吐出装置は、請求項１〜４何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドに設けられた前記梁部材の曲げ変形を制御する制御部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１の構成によれば、捕獲手段が設けられない構成と比して、けん濁液に含まれる粒子が吐出部に詰まるのを抑制することができる。
【００１１】
本発明の請求項２の構成によれば、弾性片が設けられない構成と比して、けん濁液に含まれる粒子が吐出口に詰まるのを抑制することができる。
【００１２】
本発明の請求項３の構成によれば、弾性片が吐出部を構成する周壁の吐出側又は流路側に設けられる場合と比して、けん濁液に含まれる粒子が吐出口に詰まるのを抑制することができる。
【００１３】
本発明の請求項４の構成によれば、捕獲手段が設けられない構成と比して、けん濁液に含まれる粒子が吐出部に詰まるのを抑制することができる。
【００１４】
本発明の請求項５の構成によれば、請求項１〜４何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドが設けられない場合と比して、けん濁液に含まれる粒子が吐出部に詰まるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドに採用されたノズル近傍の形状を示した平面図、及び断面図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドを示した断面図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズルを成形する工程を示した工程図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出させる動作を説明した説明図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出させない動作を説明した説明図である。
【図６】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドを示した側面図、及び斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドが採用された液滴吐出装置を示した斜視図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル近傍を示した断面図である。
【図９】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドに採用されたメンテナンスシステムを示した斜視図及び断面図である。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル近傍を示した斜視図及び断面図である。
【図１１】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出させる動作を説明した説明図である。
【図１２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズルを示した平面図、断面図、底面図である。
【図１３】（Ａ）（Ｂ）本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル近傍の断面図および拡大断面図である。
【図１４】（Ａ）（Ｂ）本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドの斜視図及び断面図である。
【図１５】（Ａ）（Ｂ）本発明の第４実施形態に係る液滴吐出ヘッドの断面図及び拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の一例について図１〜図１１に従って説明する。
【００１７】
（全体構成）
図７に示されるように、液滴吐出装置１００には、高粘度（例えば８０〜１２０ｍＰａ・ｓ）の液体を被吐出物Ｐに吐出する液滴吐出ヘッド１０と、液滴吐出ヘッド１０の駆動を制御する制御部１０２と、被吐出物Ｐを搬送する複数個の搬送ロール１０４が設けられている。
【００１８】
図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、液滴吐出ヘッド１０には、内部に液体が流れる液流路１４を備え、長手方向中央部に液流路１４を流れる液体を液滴として吐出するための吐出部としてのノズル１６が形成された中空チューブ状の流路部材１２が設けられている。
【００１９】
さらに、流路部材１２においてノズル１６が形成されない一方の面には、流路部材１２を支持する梁部材１８が接合され、流路部材１２及び梁部材１８の両端には、流路部材１２及び梁部材１８を支持する支持部材２０が設けられている。
【００２０】
また、梁部材１８を挟んで流路部材１２の反対方向（図６で示す下方向）には、梁部材１８を変位させる圧電素子２４がその梁部材１８に接合されている。また、圧電素子２４には、電圧が印加される電極２６が接合され、梁部材１８、圧電素子２４、及び電極２６でアクチュエータ３０が構成されている。このアクチュエータ３０は、流路部材１２のノズル１６が形成された吐出面２８が凹となるように流路部材１２を撓ませるようになっている。
【００２１】
そして、梁部材１８は圧電素子２４の共通電極を兼ねており、梁部材１８と電極２６とで圧電素子２４を挟むようになっており、この電極２６の端部には、外部端子と電気的に接続される電極パッド３４が設けられている。さらに、電極パッド３４は、スイッチングＩＣ（図示省略）と電気的に接続されている。
【００２２】
この構成により、このスイッチングＩＣからの信号により電極２６に電圧が印加されて圧電素子２４が駆動して、梁部材１８を撓ませるか撓ませないかの制御が行われるようになっている。
【００２３】
一方、流路部材１２の両端を支持する支持部材２０は、連結部材４０を介してエンコーダ付の回転部材４２に接続されている。つまり、流路部材１２から液滴が吐出される方向にオフセットされた位置に回転中心を備える回転部材４２によって支持部材２０が支持されるようになっている。
【００２４】
この構成により、回転部材４２が一方又は他方に回転することで、支持部材２０を介して梁部材１８は両側から押され、あるいは曲げ方向に力が加えられ、流路部材１２は、液滴吐出方向（図６で示す上方向）及びその反対方向（図６で示す下方向）に撓むようになっている。
【００２５】
そして、流路部材１２に形成された液流路１４の一端（図６（Ｂ）に示す右端）に繋がるように、ノズル１６から吐出される液体が貯留される液溜３８が設けられており、さらに、液溜３８に貯留された液体に背圧を印加する印加部材（図示省略）が設けられている。また、印加部材によって背圧が印加されて液溜３８から液流路１４へ供給され、ノズル１６まで達した液体は、流路部材１２の撓みによって生じる慣性力でノズル１６から液滴吐出方向に吐出されるようになっている。
【００２６】
また、図６（Ｂ）に示されるように、ノズル１６に対して反対方向の流路部材１２、梁部材１８、圧電素子２４、及び電極２６には、開口４６が設けられ、液流路１４が大気中に開放される構成となっている。そして、液流路１４を流れる液体は、開口４６の近傍に形成された液溜４８に一時的に滞留するようになっている。
【００２７】
さらに、流路部材１２に形成された液流路１４の他端（図６（Ｂ）に示す左端）には、液流路１４と繋がる液吸引プール５０が設けられており、液吸引プール５０には、図示せぬ吸引手段によって負圧が印加されている。この構成により、液溜３８から液流路１４を通って液溜４８に滞留する液体は、ノズル１６を挟んで液溜３８の反対方向に設けられた液流路１４を通って液吸引プール５０に逐次吸引されるようになっている。
【００２８】
また、図６（Ｄ）に示されるように、ノズル１６に対して液溜３８側で、梁部材１８を挟んで液流路１４の反対方向には、空気が流れる送風路５２が形成された流路部材５４が設けられている。
【００２９】
送風路５２は、図示せぬ送風手段と繋がっており、加圧された空気が送風路５２を通ってノズル１６側に向って供給されるようになっている。
【００３０】
以上の構成により、図６（Ｂ）に示されるように、流路部材１２によって形成された液流路１４内へ、背圧が印加された液体が供給され、開口４６の近傍で形成される液溜４８には、液体が常に供給される。
【００３１】
このとき、液溜４８では、供給不足とならないように吐出で失われる液量よりも多量の液体が一時的に保持され、余剰分の液体は負圧が印加された液吸引プール５０によって吸引されて排出される。
【００３２】
これにより、液溜４８の液体は自由表面を形成し、ノズル１６から吐出される液滴の慣性吐出を阻害する液体の剪断抵抗などは抑制され、ノズル１６の反対方向が密閉された構造と比較して、液体が高粘度であっても吐出を阻害しにくいようになっている。
【００３３】
そして、このノズル１６から液滴を吐出しないように制御する場合には、先ず、図５（Ａ）に示されるように、回転部材４２を逆転（流路部材１２を引き伸ばす方向へ回転）させ、流路部材１２を真っ直ぐに延ばす。なお、流路部材１２を引き伸ばす方向の回転を逆転とし、流路部材１２の吐出面２８を吐出方向に凸とさせる方向の回転を正転とする。
【００３４】
次ぎに、図５（Ｂ）に示されるように、流路部材１２の伸びを緩め、アクチュエータ３０（図６（Ｂ）参照）を駆動させず、ノズル１６が形成された吐出面２８を吐出方向に凸となるように撓んだ状態とする。
【００３５】
次ぎに、図５（Ｃ）、図５（Ｄ）に示されるように、回転部材４２を正転させ続けると、吐出面２８が吐出方向に凸となるように撓んだ状態のまま撓み量が増大するが、吐出面２８の曲げ方向が逆側に反転することがないため、ノズル１６からの液滴の吐出には至らない。
【００３６】
これに対し、ノズル１６から液滴を吐出させるように制御する場合には、先ず、図４（Ａ）に示されるように、回転部材４２を逆転させ、流路部材１２を真っ直ぐに伸ばし、撓みのない状態とする。
【００３７】
次ぎに、図４（Ｂ）に示されるように、流路部材１２に吐出を指示する信号が図示しないスイッチングＩＣより送られてアクチュエータ３０（図６（Ｃ）参照）を駆動させ、ノズル１６が形成される吐出面２８を吐出方向に凹となるように撓んだ状態とする。
【００３８】
さらに、図４（Ｃ）に示されるように、回転部材４２を正転させ、ノズル１６が形成された吐出面２８を回転部材４２に近い側、すなわち長手方向両端側から次第に吐出方向（図中上）に凸へなるように撓み方向を変化させる。
【００３９】
この変化が両端から中央に近付くと、流路部材１２（あるいは梁部材１８）はある点で曲げ方向が逆側（図中上側）に反転し、図４（Ｄ）に示されるように、流路部材１２が液滴吐出方向（図中上方向）へ急激に変形する。
【００４０】
流路部材１２の長手方向中央にはノズル１６（図６（Ｂ）参照）が設けられているため、液流路１４内に供給されてノズル１６まで達している液体は、この曲げ方向が逆側に反転（座屈反転）することによる流路部材１２の吐出方向への変形に伴い、慣性力を受けてノズル１６から液滴として吐出される。
【００４１】
さらに、流路部材１２の撓み量が最大となり回転部材４２を停止させたのち、図４（Ａ）に示されるように、回転部材４２を逆転させて流路部材１２を平坦にすることで流路部材１２を初期位置へ復帰させる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、特に言及しなかったが、図１０（Ａ）（Ｂ）に示されるように、送風路５２内に、濾過手段としてフィルタ５６を設け、給送される空気を濾過してもよい。また、フィルタ５６のノズル１６側の隣りに、液体を含有可能なスポンジなどの加湿部材５８を設け、給送される空気をこの加湿部材５８で加湿してもよい。さらに、流路部材５４に開口を形成しないで液溜４８を大気中に開放しない構成としてもよい。
【００４３】
この場合には、矢印Ａのように給送された空気の一部は、液溜４８で矢印Ｂのように液流路１４へ向かい、矢印Ｃのように余剰の液Ｌと共に吸引除去される。そして、液溜４８を大気中に開放する構成と比較して、フィルタ５６で濾過された空気が液溜４８に給送されるため、ゴミや異物の混入が少なく、且つ加湿部材５８で加湿された空気が給送されるためノズル１６近傍の液体が乾燥しにくい。
【００４４】
また、上記実施形態では、回転部材４２を流路部材１２の両端に設けたが、図１１に示されるように、回転部材８０を一側の支持部材２０に設けて、回転部材８０の回転軸を一側の支持部材２０に固定し、他側の支持部材２０を図示せぬフレーム部材に固定してもよい。
【００４５】
この場合には、図１１（Ａ）に示されるように、梁部材１８の回転部材８０側半分を吐出側（図１１に示す上側）に凹、他側半分を吐出側に凸とした状態を初期状態とし、梁部材１８（流路部材１２）の端部より液体を液流路１４内を通して、ノズル１６へ供給する。
【００４６】
次ぎに、図１１（Ｂ）に示されるように、回転部材８０を吐出方向（図１１で示す反時計方向）に回転させ、支持部材２０によって保持されている梁部材１８の一端（回転部材８０側の端部）より、吐出方向に凸となるように変形させる。
【００４７】
次ぎに、図１１（Ｃ）に示されるように、ノズル１６近傍（長手方向中央付近）の曲げ方向を吐出方向に反転させる。これにより、液流路１４に供給された液体がノズル１６より液滴として吐出される。
【００４８】
（要部構成）
前述した液滴吐出装置１００を用いて、けん濁液をノズル１６から液滴として吐出させる場合がある。一例として、被吐出物Ｐとしての基板の上に粒子を均一に塗布する場合には、液滴吐出装置１００を用いて、けん濁液をノズル１６から基板に吐出することで、けん濁液に含まれる粒子が基板の上に均一に塗布される。
【００４９】
なお、けん濁液に含まれる粒子としては、剛体の粒子であってもよく、またゲル状の粒子等であってもよく、固形物であれば粒子に含まれる。
【００５０】
このようなけん濁液をノズル１６から吐出させる場合に、けん濁液に含まれる粒子を捕獲し、さらに、ノズル１６から液滴を吐出する際にこの粒子を解放することで粒子がノズル１６に詰まるのを抑制する弾性片の一例としての捕獲フラップ７０について説明する。
【００５１】
図１（Ａ）（Ｂ）に示されるように、ノズル１６は平面視で円形状であってその直径は、例えば、２５〜４０μｍとされており、このノズル１６の周壁１６Ａから対向する周壁１６Ａ（ノズル１６の中心）へ向って突出するように、板状の捕獲フラップ７０が、周方向に等間隔で４個設けられている。
【００５２】
詳細には、図１（Ｂ）に示されるように、捕獲フラップ７０は、周壁１６Ａの吐出側の一端部１７Ａと液流路１４側の他端部１７Ｂとの間に設けられている。さらに、図１（Ａ）に示されるように、４個の捕獲フラップ７０は先端側が先細りとなり、各捕獲フラップ７０の先端は、互いに離れている。そして、捕獲フラップ７０の先端側で、例えば、直径５〜１０μｍのけん濁液に含まれる粒子７２を捕獲するようになっている。
【００５３】
また、この捕獲フラップ７０は、弾性変形可能な材料で成形されており、けん濁液に慣性力を付与してノズル１６から液滴として吐出させる際には、弾性変形して捕獲した粒子７２をさらに弾性変形して解放して液滴と一緒に吐出させるようにその形状及び厚さ等が決められている。
【００５４】
一方、この液滴吐出装置１００には、ノズル１６にけん濁液の粒子が詰まってしまった場合に、この詰まった粒子を除去するメンテナンスシステム１３１が設けられている。
【００５５】
図９（Ａ）に示されるように、このメンテナンスシステム１３１には、液滴吐出動作が休止中に、ノズル１６に対して相対移動してノズル１６と対向してノズル１６に空気を吹き掛けるエアブロー部材１３２が設けられている。さらに、エアブロー部材１３２と液滴吐出ヘッド１０を挟んで反対方向には、エアブロー部材１３２によって空気が吹き掛けられてノズル１６とは反対方向に開口４６を通って飛散した液体及び粒子７２を捕獲する吸引ダクト１３４が設けられている。
【００５６】
また、図９（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、エアブロー部材１３２は、図示せぬ駆動部材によって矢印Ｄ方向へ移動して、隣りのノズル１６に順次空気を吹き掛けるようになっている。さらに、流路部材１２の一端部に設けられた支持部材１３６には、流路部材１２のノズル１６が設けられる吐出面２８に付着した液体を吸引する吸引口１３６Ａが設けられている。
【００５７】
以上の構成により、図８（Ａ）（Ｂ）に示されるように、ノズル１６の周壁１６Ａに形成された捕獲フラップ７０にけん濁液の粒子７２が詰まってしまった場合には、エアブロー部材１３２がノズル１６に対して相対移動し、ノズル１６に対して対向する位置に配置される。そして、エアブロー部材１３２から空気がノズル１６に向って吹き掛けられ、ノズル１６に詰まった粒子７２が液体と共にノズル１６の反対方向（図８に示す下方）に吹き飛ばされ、吸引ダクト１３４（図９参照）によって吸引される。
【００５８】
このように、メンテナンスシステム１３１を設けることで、万が一、ノズル１６に粒子７２が詰まった場合でもノズル１６に詰まった粒子７２が除去される。
【００５９】
ここで、この捕獲フラップ７０を含むノズル１６の成形手順の一例について説明する。
【００６０】
先ず、図３（Ａ）に示されるように、厚さ２０μｍの感光性エポキシ層７４Ａと厚さ２μｍのポリイミド層７４Ｂと厚さ２０μｍの感光性エポキシ層７４Ｃの積層体７４を用意する。
【００６１】
次ぎに、図３（Ｂ）に示されるように、液流路１４（図１（Ｂ）参照）側の感光性エポキシ層７４Ｃをエッチングにて加工して、周壁１６Ａの一部を形成する。ポリイミド層７４Ｂは、エッチング時のストッパ層として作用する。
【００６２】
次ぎに、図３（Ｃ）に示されるように、ポリイミド層７４Ｂをレーザ等で加工することで、捕獲フラップ７０の外形形状をパターニングする。
【００６３】
次ぎに、図３（Ｄ）に示されるように、吐出側の感光性エポキシ層７４Ａをエッチングにて加工して、ノズル１６の周壁１６Ａの一部を形成する。ポリイミド層７４Ｂは、エッチング時のストッパ層として作用する。
【００６４】
なお、複数個の捕獲フラップ７０は、捕獲手段の一例であり、この例では、ノズル１６の周壁１６Ａから突出する弾性片である。つまり、捕獲フラップ７０は、けん濁液に含まれる粒子７２を捕獲し、液滴を吐出させる際には、弾性変形して粒子７２を解放するものである。即ち、捕獲手段（弾性片）は、粒子７２を捕獲し弾性変形して解放するものであればよい。
【００６５】
（作用）
次ぎに、粒子７２を含むけん濁液をノズル１６から液滴として吐出させる動作について説明する。
【００６６】
図１（Ｂ）、図２（Ａ）に示されるように、液流路１４を流れるけん濁液は、ノズル１６内に流れ、けん濁液に含まれる一粒の粒子７２は、弾性変形した捕獲フラップ７０に捕獲される。
【００６７】
ここで、捕獲フラップ７０は、ノズル１６の周壁１６Ａの吐出側の一端部１７Ａと液流路１４側の他端部１７Ｂとの間に設けられている。つまり、周壁１６Ａにおけるけん濁液の流れの途中に捕獲フラップ７０が配置されており、これにより、けん濁液に含まれる一粒の粒子７２が捕獲される。
【００６８】
さらに、流路部材１２（あるいは梁部材１８）の曲げ方向を逆側に反転させ、流路部材１２を液滴吐出方向（図中上）へと急激に変形させると、図２（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、慣性力で捕獲フラップ７０がさらに弾性変形して粒子７２が解放され、粒子７２を含んだ液滴が吐出される。捕獲フラップ７０に捕獲されていた粒子７２が、液滴として吐出されると次ぎに吐出される粒子７２が捕獲フラップ７０に捕獲される。このように、けん濁液に含まれる粒子７２がノズル１６に詰まるのを抑制される。
【００６９】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、捕獲フラップ７０に捕獲される粒子７２が１粒の場合について説明したが、特に１個に限定されるものではなく、２個以上であってもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、捕獲フラップ７０の断面形状を先細り形状としたが、特に先細り形状に限定されるものではなく、解放時に先端側が弾性変形して粒子を解放するようになっていればよく、例えば、段差を設けたり、切欠きを設けたりして先端部を弾性変形させてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、流路部材１２に梁部材１８が接合される構成について説明したが、流路部材と梁部材を一つの部材で形成してもよい。
【００７２】
次ぎに、本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の一例について図１２〜図１３に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００７３】
図１３（Ａ）（Ｂ）に示されるように、本第２実施形態では、第１実施形態とは違い、ノズル１６を挟んで、液流路１４の反対方向には、流路部材８４が設けられ、流路部材８４には、図示せぬ送風手段と接続されて加圧された空気が矢印方向に供給される送風路８６が形成されている。
【００７４】
さらに、加圧された空気が送風される送風路８６の送風方向の下流側には、図示せぬ負圧手段が接続されており、この負圧手段が、送風路８６に負圧を印加し、送風路８６に供給された空気を吸引するようになっている。
【００７５】
また、流路部材８４には、吐出方向より見てノズル１６よりも大きい開口８８が設けられ、ノズル１６から吐出される液滴を阻害しないようになっている。さらに、送風路８６内にも濾過手段としてフィルタ９０が設けられ、給送される空気を濾過するようになっている。さらに、送風路８６内において、フィルタ９０のノズル１６側の隣りには、液体を含有可能なスポンジなどの加湿部材９２が設けられ、ノズル１６側に給送される空気を加湿部材９２に含まれる液体成分で加湿するようになっている。
【００７６】
この構成により、ノズル１６から液滴吐出側に溢れた液体は、送風路８６を通って吸引除去されるようになっている。また、フィルタ９０で濾過された空気がノズル１６側に給送されるため、ゴミや異物の混入が少なく、且つ加湿部材９２で加湿された空気が給送されるためノズル１６近傍の液体が乾燥しにくい。
【００７７】
一方、図１２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、ノズル１６の周壁１６Ａから突出する捕獲フラップ９４は周方向に等間隔で６個とされており、この６個の捕獲フラップ９４でけん濁液の粒子を捕獲し、液滴吐出時には解放するようになっている。
【００７８】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、６個の捕獲フラップ９４を設けて粒子を捕獲、解放したが、７個以上の又は５個以下の捕獲フラップで粒子を捕獲、解放してもよい。
【００７９】
また、繊維状の部材をノズル１６の周壁１６Ａから突出させ、この繊維状の部材で粒子を捕獲し、繊維状の部材を弾性変形させて粒子を解放してもよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、このノズル１６の周壁１６Ａから対向する周壁１６Ａ（ノズル１６の中心）へ向って突出するように、板状の捕獲フラップ７０を設けたが、特にノズル１６の中心に向わなくてもよく、中心からずれた点に向うように突出させてもよい。
【００８１】
次ぎに、本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の一例について図１４に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
図１４（Ａ）（Ｂ）に示されるように、第３実施形態では、第１実施形態と違い、ノズル１６へ至るまでの液流路は、分割壁１１６によってノズル１６側に設けられた第１液流路１１２と、梁部材１８側に設けられた第２液流路１１４に分割されている。
【００８３】
そして、第１液流路１１２には、粒子７２を含むけん濁液が供給され、第２液流路１１４には、粒子７２を含まない液体が供給されるようになっている。
【００８４】
さらに、図１４（Ｂ）に示されるように、分割壁１１６のノズル１６側の端部には、捕獲手段の一例としての捕獲部１１８が形成されている。捕獲部１１８は、湾曲して第１液流路１１２側に張り出すように構成されており、けん濁液に含まれる粒子７２を第１液流路１１２の壁面との間で捕獲すると共に、ノズル１６から液滴を吐出させる際には弾性変形してこの粒子７２を解放するようになっている。
【００８５】
このように、分割壁１１６の端部に捕獲部１１８を設けることで、ノズル１６の周壁１６Ａに捕獲フラップを設けることなく、粒子７２を含むけん濁液がノズル１６から吐出されるようになっている。
【００８６】
なお、捕獲部１１８は、捕獲手段の一例であり、この例では、分割壁１１６の端部から第１液流路１１２側に張り出す部材である。
【００８７】
次ぎに、本発明の第４実施形態に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の一例について図１５に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００８８】
図１５（Ａ）（Ｂ）に示されるように、第４実施形態では、第１実施形態と違い、ノズル１６へ至るまでの液流路は、分割壁１２２及び分割壁１２４によってノズル１６側に設けられた第１液流路１２６と、梁部材１８に設けられた第２液流路１２８と、第１液流路１２６と第２液流路１２８との間に設けられた第３液流路１３０とに分割されている。
【００８９】
そして、第１液流路１２６と第２液流路１２８には、粒子７２を含まない液体が供給され、第３液流路１３０には、粒子７２を含むけん濁液が供給されるようになっている。
【００９０】
さらに、図１５（Ｂ）に示されるように、分割壁１２２及び分割壁１２４のノズル１６側の端部には、捕獲手段の一例としての捕獲部１２９が形成されている。捕獲部１２９は、湾曲して第３液流路１３０側に張り出すように構成されており、けん濁液に含まれる粒子７２を捕獲すると共に、ノズル１６から液滴を吐出させる際には弾性変形してこの粒子７２を解放するようになっている。
【００９１】
このように、分割壁１２２及び分割壁１２４の端部に捕獲部１２９を設けることで、ノズル１６の周壁１６Ａに捕獲フラップを設けることなく、粒子７２を含むけん濁液がノズル１６から吐出するようになっている。
【００９２】
つまり、捕獲部１２９は、けん濁液に含まれる粒子７２を捕獲し、液滴を吐出させる際に、弾性変形して粒子７２を解放するものである。即ち、粒子７２を捕獲し弾性変形して粒子を解放するものであればよく、例えば、液流路を構成する壁面から液流路側に突出する弾性変形可能な突出片であってもよく、また、弾性変形可能な繊維状の部材等であってもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 液滴吐出ヘッド
１２ 流路部材
１４ 液流路（流路の一例）
１６ ノズル（吐出部）
１６Ａ 周壁
１８ 梁部材
２８ 吐出面
７０ 捕獲フラップ（弾性片の一例）
９４ 捕獲フラップ（弾性片の一例）
１００ 液滴吐出装置
１０２ 制御部
１１８ 捕獲部（捕獲手段の一例）
１２９ 捕獲部（捕獲手段の一例）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、及び液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、インク滴を噴出するための複数のノズルと、これらのノズルに対応して形成されたインク室とを備えるインクジェットヘッドが記載されている。そして、各インク室には、ダイヤフラムが設けられ、このダイヤフラムの曲げ変形によるインク室の容積変化をインク滴の噴出に利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１１８１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、粒子を含むけん濁液を吐出口（ノズル）から吐出させる場合に、けん濁液に含まれる粒子が吐出口に詰まるのを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するための吐出部と、前記吐出部に向けてけん濁液を供給する流路が形成された流路部材と、前記流路部材が接合され、又は前記流路部材を含み、前記吐出部が形成された吐出面が凹となるように曲げ変形した後、吐出面が凸となるように曲げ方向を反転することで、前記吐出部より液滴を吐出させる梁部材と、前記吐出部に設けられ、けん濁液に含まれる粒子を捕獲すると共に、前記吐出部から液滴を吐出させるときに前記粒子を解放する捕獲手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項２に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１に記載において、前記捕獲手段は、前記吐出部を構成する周壁から前記吐出部内に突出すると共に、弾性変形可能な弾性片を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項３に係る液滴吐出ヘッドは、請求項２に記載において、前記弾性片は、前記周壁の吐出側の端部と流路側の端部との間に設けられることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項４に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するための吐出部と、前記吐出部に向けてけん濁液を供給する流路が形成された流路部材と、前記流路部材が接合され、又は前記流路部材を含み、前記吐出部が形成された吐出面が凹となるように曲げ変形した後、吐出面が凸となるように曲げ方向を反転することで、前記吐出部より液滴を吐出させる梁部材と、前記流路部材に形成された流路に設けられ、けん濁液に含まれる粒子を捕獲すると共に、前記吐出部から液滴を吐出させるときに前記粒子を解放する捕獲手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項５に係る液滴吐出装置は、請求項１〜４何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドに設けられた前記梁部材の曲げ変形を制御する制御部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１の構成によれば、捕獲手段が設けられない構成と比して、けん濁液に含まれる粒子が吐出部に詰まるのを抑制することができる。
【００１１】
本発明の請求項２の構成によれば、弾性片が設けられない構成と比して、けん濁液に含まれる粒子が吐出口に詰まるのを抑制することができる。
【００１２】
本発明の請求項３の構成によれば、弾性片が吐出部を構成する周壁の吐出側又は流路側に設けられる場合と比して、けん濁液に含まれる粒子が吐出口に詰まるのを抑制することができる。
【００１３】
本発明の請求項４の構成によれば、捕獲手段が設けられない構成と比して、けん濁液に含まれる粒子が吐出部に詰まるのを抑制することができる。
【００１４】
本発明の請求項５の構成によれば、請求項１〜４何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドが設けられない場合と比して、けん濁液に含まれる粒子が吐出部に詰まるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドに採用されたノズル近傍の形状を示した平面図、及び断面図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドを示した断面図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズルを成形する工程を示した工程図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出させる動作を説明した説明図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出させない動作を説明した説明図である。
【図６】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドを示した側面図、及び斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドが採用された液滴吐出装置を示した斜視図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル近傍を示した断面図である。
【図９】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドに採用されたメンテナンスシステムを示した斜視図及び断面図である。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル近傍を示した斜視図及び断面図である。
【図１１】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出させる動作を説明した説明図である。
【図１２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズルを示した平面図、断面図、底面図である。
【図１３】（Ａ）（Ｂ）本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル近傍の断面図および拡大断面図である。
【図１４】（Ａ）（Ｂ）本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドの斜視図及び断面図である。
【図１５】（Ａ）（Ｂ）本発明の第４実施形態に係る液滴吐出ヘッドの断面図及び拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の一例について図１〜図１１に従って説明する。
【００１７】
（全体構成）
図７に示されるように、液滴吐出装置１００には、高粘度（例えば８０〜１２０ｍＰａ・ｓ）の液体を被吐出物Ｐに吐出する液滴吐出ヘッド１０と、液滴吐出ヘッド１０の駆動を制御する制御部１０２と、被吐出物Ｐを搬送する複数個の搬送ロール１０４が設けられている。
【００１８】
図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、液滴吐出ヘッド１０には、内部に液体が流れる液流路１４を備え、長手方向中央部に液流路１４を流れる液体を液滴として吐出するための吐出部としてのノズル１６が形成された中空チューブ状の流路部材１２が設けられている。
【００１９】
さらに、流路部材１２においてノズル１６が形成されない一方の面には、流路部材１２を支持する梁部材１８が接合され、流路部材１２及び梁部材１８の両端には、流路部材１２及び梁部材１８を支持する支持部材２０が設けられている。
【００２０】
また、梁部材１８を挟んで流路部材１２の反対方向（図６で示す下方向）には、梁部材１８を変位させる圧電素子２４がその梁部材１８に接合されている。また、圧電素子２４には、電圧が印加される電極２６が接合され、梁部材１８、圧電素子２４、及び電極２６でアクチュエータ３０が構成されている。このアクチュエータ３０は、流路部材１２のノズル１６が形成された吐出面２８が凹となるように流路部材１２を撓ませるようになっている。
【００２１】
そして、梁部材１８は圧電素子２４の共通電極を兼ねており、梁部材１８と電極２６とで圧電素子２４を挟むようになっており、この電極２６の端部には、外部端子と電気的に接続される電極パッド３４が設けられている。さらに、電極パッド３４は、スイッチングＩＣ（図示省略）と電気的に接続されている。
【００２２】
この構成により、このスイッチングＩＣからの信号により電極２６に電圧が印加されて圧電素子２４が駆動して、梁部材１８を撓ませるか撓ませないかの制御が行われるようになっている。
【００２３】
一方、流路部材１２の両端を支持する支持部材２０は、連結部材４０を介してエンコーダ付の回転部材４２に接続されている。つまり、流路部材１２から液滴が吐出される方向にオフセットされた位置に回転中心を備える回転部材４２によって支持部材２０が支持されるようになっている。
【００２４】
この構成により、回転部材４２が一方又は他方に回転することで、支持部材２０を介して梁部材１８は両側から押され、あるいは曲げ方向に力が加えられ、流路部材１２は、液滴吐出方向（図６で示す上方向）及びその反対方向（図６で示す下方向）に撓むようになっている。
【００２５】
そして、流路部材１２に形成された液流路１４の一端（図６（Ｂ）に示す右端）に繋がるように、ノズル１６から吐出される液体が貯留される液溜３８が設けられており、さらに、液溜３８に貯留された液体に背圧を印加する印加部材（図示省略）が設けられている。また、印加部材によって背圧が印加されて液溜３８から液流路１４へ供給され、ノズル１６まで達した液体は、流路部材１２の撓みによって生じる慣性力でノズル１６から液滴吐出方向に吐出されるようになっている。
【００２６】
また、図６（Ｂ）に示されるように、ノズル１６に対して反対方向の流路部材１２、梁部材１８、圧電素子２４、及び電極２６には、開口４６が設けられ、液流路１４が大気中に開放される構成となっている。そして、液流路１４を流れる液体は、開口４６の近傍に形成された液溜４８に一時的に滞留するようになっている。
【００２７】
さらに、流路部材１２に形成された液流路１４の他端（図６（Ｂ）に示す左端）には、液流路１４と繋がる液吸引プール５０が設けられており、液吸引プール５０には、図示せぬ吸引手段によって負圧が印加されている。この構成により、液溜３８から液流路１４を通って液溜４８に滞留する液体は、ノズル１６を挟んで液溜３８の反対方向に設けられた液流路１４を通って液吸引プール５０に逐次吸引されるようになっている。
【００２８】
また、図６（Ｄ）に示されるように、ノズル１６に対して液溜３８側で、梁部材１８を挟んで液流路１４の反対方向には、空気が流れる送風路５２が形成された流路部材５４が設けられている。
【００２９】
送風路５２は、図示せぬ送風手段と繋がっており、加圧された空気が送風路５２を通ってノズル１６側に向って供給されるようになっている。
【００３０】
以上の構成により、図６（Ｂ）に示されるように、流路部材１２によって形成された液流路１４内へ、背圧が印加された液体が供給され、開口４６の近傍で形成される液溜４８には、液体が常に供給される。
【００３１】
このとき、液溜４８では、供給不足とならないように吐出で失われる液量よりも多量の液体が一時的に保持され、余剰分の液体は負圧が印加された液吸引プール５０によって吸引されて排出される。
【００３２】
これにより、液溜４８の液体は自由表面を形成し、ノズル１６から吐出される液滴の慣性吐出を阻害する液体の剪断抵抗などは抑制され、ノズル１６の反対方向が密閉された構造と比較して、液体が高粘度であっても吐出を阻害しにくいようになっている。
【００３３】
そして、このノズル１６から液滴を吐出しないように制御する場合には、先ず、図５（Ａ）に示されるように、回転部材４２を逆転（流路部材１２を引き伸ばす方向へ回転）させ、流路部材１２を真っ直ぐに延ばす。なお、流路部材１２を引き伸ばす方向の回転を逆転とし、流路部材１２の吐出面２８を吐出方向に凸とさせる方向の回転を正転とする。
【００３４】
次ぎに、図５（Ｂ）に示されるように、流路部材１２の伸びを緩め、アクチュエータ３０（図６（Ｂ）参照）を駆動させず、ノズル１６が形成された吐出面２８を吐出方向に凸となるように撓んだ状態とする。
【００３５】
次ぎに、図５（Ｃ）、図５（Ｄ）に示されるように、回転部材４２を正転させ続けると、吐出面２８が吐出方向に凸となるように撓んだ状態のまま撓み量が増大するが、吐出面２８の曲げ方向が逆側に反転することがないため、ノズル１６からの液滴の吐出には至らない。
【００３６】
これに対し、ノズル１６から液滴を吐出させるように制御する場合には、先ず、図４（Ａ）に示されるように、回転部材４２を逆転させ、流路部材１２を真っ直ぐに伸ばし、撓みのない状態とする。
【００３７】
次ぎに、図４（Ｂ）に示されるように、流路部材１２に吐出を指示する信号が図示しないスイッチングＩＣより送られてアクチュエータ３０（図６（Ｃ）参照）を駆動させ、ノズル１６が形成される吐出面２８を吐出方向に凹となるように撓んだ状態とする。
【００３８】
さらに、図４（Ｃ）に示されるように、回転部材４２を正転させ、ノズル１６が形成された吐出面２８を回転部材４２に近い側、すなわち長手方向両端側から次第に吐出方向（図中上）に凸へなるように撓み方向を変化させる。
【００３９】
この変化が両端から中央に近付くと、流路部材１２（あるいは梁部材１８）はある点で曲げ方向が逆側（図中上側）に反転し、図４（Ｄ）に示されるように、流路部材１２が液滴吐出方向（図中上方向）へ急激に変形する。
【００４０】
流路部材１２の長手方向中央にはノズル１６（図６（Ｂ）参照）が設けられているため、液流路１４内に供給されてノズル１６まで達している液体は、この曲げ方向が逆側に反転（座屈反転）することによる流路部材１２の吐出方向への変形に伴い、慣性力を受けてノズル１６から液滴として吐出される。
【００４１】
さらに、流路部材１２の撓み量が最大となり回転部材４２を停止させたのち、図４（Ａ）に示されるように、回転部材４２を逆転させて流路部材１２を平坦にすることで流路部材１２を初期位置へ復帰させる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、特に言及しなかったが、図１０（Ａ）（Ｂ）に示されるように、送風路５２内に、濾過手段としてフィルタ５６を設け、給送される空気を濾過してもよい。また、フィルタ５６のノズル１６側の隣りに、液体を含有可能なスポンジなどの加湿部材５８を設け、給送される空気をこの加湿部材５８で加湿してもよい。さらに、流路部材５４に開口を形成しないで液溜４８を大気中に開放しない構成としてもよい。
【００４３】
この場合には、矢印Ａのように給送された空気の一部は、液溜４８で矢印Ｂのように液流路１４へ向かい、矢印Ｃのように余剰の液Ｌと共に吸引除去される。そして、液溜４８を大気中に開放する構成と比較して、フィルタ５６で濾過された空気が液溜４８に給送されるため、ゴミや異物の混入が少なく、且つ加湿部材５８で加湿された空気が給送されるためノズル１６近傍の液体が乾燥しにくい。
【００４４】
また、上記実施形態では、回転部材４２を流路部材１２の両端に設けたが、図１１に示されるように、回転部材８０を一側の支持部材２０に設けて、回転部材８０の回転軸を一側の支持部材２０に固定し、他側の支持部材２０を図示せぬフレーム部材に固定してもよい。
【００４５】
この場合には、図１１（Ａ）に示されるように、梁部材１８の回転部材８０側半分を吐出側（図１１に示す上側）に凹、他側半分を吐出側に凸とした状態を初期状態とし、梁部材１８（流路部材１２）の端部より液体を液流路１４内を通して、ノズル１６へ供給する。
【００４６】
次ぎに、図１１（Ｂ）に示されるように、回転部材８０を吐出方向（図１１で示す反時計方向）に回転させ、支持部材２０によって保持されている梁部材１８の一端（回転部材８０側の端部）より、吐出方向に凸となるように変形させる。
【００４７】
次ぎに、図１１（Ｃ）に示されるように、ノズル１６近傍（長手方向中央付近）の曲げ方向を吐出方向に反転させる。これにより、液流路１４に供給された液体がノズル１６より液滴として吐出される。
【００４８】
（要部構成）
前述した液滴吐出装置１００を用いて、けん濁液をノズル１６から液滴として吐出させる場合がある。一例として、被吐出物Ｐとしての基板の上に粒子を均一に塗布する場合には、液滴吐出装置１００を用いて、けん濁液をノズル１６から基板に吐出することで、けん濁液に含まれる粒子が基板の上に均一に塗布される。
【００４９】
なお、けん濁液に含まれる粒子としては、剛体の粒子であってもよく、またゲル状の粒子等であってもよく、固形物であれば粒子に含まれる。
【００５０】
このようなけん濁液をノズル１６から吐出させる場合に、けん濁液に含まれる粒子を捕獲し、さらに、ノズル１６から液滴を吐出する際にこの粒子を解放することで粒子がノズル１６に詰まるのを抑制する弾性片の一例としての捕獲フラップ７０について説明する。
【００５１】
図１（Ａ）（Ｂ）に示されるように、ノズル１６は平面視で円形状であってその直径は、例えば、２５〜４０μｍとされており、このノズル１６の周壁１６Ａから対向する周壁１６Ａ（ノズル１６の中心）へ向って突出するように、板状の捕獲フラップ７０が、周方向に等間隔で４個設けられている。
【００５２】
詳細には、図１（Ｂ）に示されるように、捕獲フラップ７０は、周壁１６Ａの吐出側の一端部１７Ａと液流路１４側の他端部１７Ｂとの間に設けられている。さらに、図１（Ａ）に示されるように、４個の捕獲フラップ７０は先端側が先細りとなり、各捕獲フラップ７０の先端は、互いに離れている。そして、捕獲フラップ７０の先端側で、例えば、直径５〜１０μｍのけん濁液に含まれる粒子７２を捕獲するようになっている。
【００５３】
また、この捕獲フラップ７０は、弾性変形可能な材料で成形されており、けん濁液に慣性力を付与してノズル１６から液滴として吐出させる際には、弾性変形して捕獲した粒子７２をさらに弾性変形して解放して液滴と一緒に吐出させるようにその形状及び厚さ等が決められている。
【００５４】
一方、この液滴吐出装置１００には、ノズル１６にけん濁液の粒子が詰まってしまった場合に、この詰まった粒子を除去するメンテナンスシステム１３１が設けられている。
【００５５】
図９（Ａ）に示されるように、このメンテナンスシステム１３１には、液滴吐出動作が休止中に、ノズル１６に対して相対移動してノズル１６と対向してノズル１６に空気を吹き掛けるエアブロー部材１３２が設けられている。さらに、エアブロー部材１３２と液滴吐出ヘッド１０を挟んで反対方向には、エアブロー部材１３２によって空気が吹き掛けられてノズル１６とは反対方向に開口４６を通って飛散した液体及び粒子７２を捕獲する吸引ダクト１３４が設けられている。
【００５６】
また、図９（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、エアブロー部材１３２は、図示せぬ駆動部材によって矢印Ｄ方向へ移動して、隣りのノズル１６に順次空気を吹き掛けるようになっている。さらに、流路部材１２の一端部に設けられた支持部材１３６には、流路部材１２のノズル１６が設けられる吐出面２８に付着した液体を吸引する吸引口１３６Ａが設けられている。
【００５７】
以上の構成により、図８（Ａ）（Ｂ）に示されるように、ノズル１６の周壁１６Ａに形成された捕獲フラップ７０にけん濁液の粒子７２が詰まってしまった場合には、エアブロー部材１３２がノズル１６に対して相対移動し、ノズル１６に対して対向する位置に配置される。そして、エアブロー部材１３２から空気がノズル１６に向って吹き掛けられ、ノズル１６に詰まった粒子７２が液体と共にノズル１６の反対方向（図８に示す下方）に吹き飛ばされ、吸引ダクト１３４（図９参照）によって吸引される。
【００５８】
このように、メンテナンスシステム１３１を設けることで、万が一、ノズル１６に粒子７２が詰まった場合でもノズル１６に詰まった粒子７２が除去される。
【００５９】
ここで、この捕獲フラップ７０を含むノズル１６の成形手順の一例について説明する。
【００６０】
先ず、図３（Ａ）に示されるように、厚さ２０μｍの感光性エポキシ層７４Ａと厚さ２μｍのポリイミド層７４Ｂと厚さ２０μｍの感光性エポキシ層７４Ｃの積層体７４を用意する。
【００６１】
次ぎに、図３（Ｂ）に示されるように、液流路１４（図１（Ｂ）参照）側の感光性エポキシ層７４Ｃをエッチングにて加工して、周壁１６Ａの一部を形成する。ポリイミド層７４Ｂは、エッチング時のストッパ層として作用する。
【００６２】
次ぎに、図３（Ｃ）に示されるように、ポリイミド層７４Ｂをレーザ等で加工することで、捕獲フラップ７０の外形形状をパターニングする。
【００６３】
次ぎに、図３（Ｄ）に示されるように、吐出側の感光性エポキシ層７４Ａをエッチングにて加工して、ノズル１６の周壁１６Ａの一部を形成する。ポリイミド層７４Ｂは、エッチング時のストッパ層として作用する。
【００６４】
なお、複数個の捕獲フラップ７０は、捕獲手段の一例であり、この例では、ノズル１６の周壁１６Ａから突出する弾性片である。つまり、捕獲フラップ７０は、けん濁液に含まれる粒子７２を捕獲し、液滴を吐出させる際には、弾性変形して粒子７２を解放するものである。即ち、捕獲手段（弾性片）は、粒子７２を捕獲し弾性変形して解放するものであればよい。
【００６５】
（作用）
次ぎに、粒子７２を含むけん濁液をノズル１６から液滴として吐出させる動作について説明する。
【００６６】
図１（Ｂ）、図２（Ａ）に示されるように、液流路１４を流れるけん濁液は、ノズル１６内に流れ、けん濁液に含まれる一粒の粒子７２は、弾性変形した捕獲フラップ７０に捕獲される。
【００６７】
ここで、捕獲フラップ７０は、ノズル１６の周壁１６Ａの吐出側の一端部１７Ａと液流路１４側の他端部１７Ｂとの間に設けられている。つまり、周壁１６Ａにおけるけん濁液の流れの途中に捕獲フラップ７０が配置されており、これにより、けん濁液に含まれる一粒の粒子７２が捕獲される。
【００６８】
さらに、流路部材１２（あるいは梁部材１８）の曲げ方向を逆側に反転させ、流路部材１２を液滴吐出方向（図中上）へと急激に変形させると、図２（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、慣性力で捕獲フラップ７０がさらに弾性変形して粒子７２が解放され、粒子７２を含んだ液滴が吐出される。捕獲フラップ７０に捕獲されていた粒子７２が、液滴として吐出されると次ぎに吐出される粒子７２が捕獲フラップ７０に捕獲される。このように、けん濁液に含まれる粒子７２がノズル１６に詰まるのを抑制される。
【００６９】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、捕獲フラップ７０に捕獲される粒子７２が１粒の場合について説明したが、特に１個に限定されるものではなく、２個以上であってもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、捕獲フラップ７０の断面形状を先細り形状としたが、特に先細り形状に限定されるものではなく、解放時に先端側が弾性変形して粒子を解放するようになっていればよく、例えば、段差を設けたり、切欠きを設けたりして先端部を弾性変形させてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、流路部材１２に梁部材１８が接合される構成について説明したが、流路部材と梁部材を一つの部材で形成してもよい。
【００７２】
次ぎに、本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の一例について図１２〜図１３に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００７３】
図１３（Ａ）（Ｂ）に示されるように、本第２実施形態では、第１実施形態とは違い、ノズル１６を挟んで、液流路１４の反対方向には、流路部材８４が設けられ、流路部材８４には、図示せぬ送風手段と接続されて加圧された空気が矢印方向に供給される送風路８６が形成されている。
【００７４】
さらに、加圧された空気が送風される送風路８６の送風方向の下流側には、図示せぬ負圧手段が接続されており、この負圧手段が、送風路８６に負圧を印加し、送風路８６に供給された空気を吸引するようになっている。
【００７５】
また、流路部材８４には、吐出方向より見てノズル１６よりも大きい開口８８が設けられ、ノズル１６から吐出される液滴を阻害しないようになっている。さらに、送風路８６内にも濾過手段としてフィルタ９０が設けられ、給送される空気を濾過するようになっている。さらに、送風路８６内において、フィルタ９０のノズル１６側の隣りには、液体を含有可能なスポンジなどの加湿部材９２が設けられ、ノズル１６側に給送される空気を加湿部材９２に含まれる液体成分で加湿するようになっている。
【００７６】
この構成により、ノズル１６から液滴吐出側に溢れた液体は、送風路８６を通って吸引除去されるようになっている。また、フィルタ９０で濾過された空気がノズル１６側に給送されるため、ゴミや異物の混入が少なく、且つ加湿部材９２で加湿された空気が給送されるためノズル１６近傍の液体が乾燥しにくい。
【００７７】
一方、図１２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、ノズル１６の周壁１６Ａから突出する捕獲フラップ９４は周方向に等間隔で６個とされており、この６個の捕獲フラップ９４でけん濁液の粒子を捕獲し、液滴吐出時には解放するようになっている。
【００７８】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、６個の捕獲フラップ９４を設けて粒子を捕獲、解放したが、７個以上の又は５個以下の捕獲フラップで粒子を捕獲、解放してもよい。
【００７９】
また、繊維状の部材をノズル１６の周壁１６Ａから突出させ、この繊維状の部材で粒子を捕獲し、繊維状の部材を弾性変形させて粒子を解放してもよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、このノズル１６の周壁１６Ａから対向する周壁１６Ａ（ノズル１６の中心）へ向って突出するように、板状の捕獲フラップ７０を設けたが、特にノズル１６の中心に向わなくてもよく、中心からずれた点に向うように突出させてもよい。
【００８１】
次ぎに、本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の一例について図１４に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
図１４（Ａ）（Ｂ）に示されるように、第３実施形態では、第１実施形態と違い、ノズル１６へ至るまでの液流路は、分割壁１１６によってノズル１６側に設けられた第１液流路１１２と、梁部材１８側に設けられた第２液流路１１４に分割されている。
【００８３】
そして、第１液流路１１２には、粒子７２を含むけん濁液が供給され、第２液流路１１４には、粒子７２を含まない液体が供給されるようになっている。
【００８４】
さらに、図１４（Ｂ）に示されるように、分割壁１１６のノズル１６側の端部には、捕獲手段の一例としての捕獲部１１８が形成されている。捕獲部１１８は、湾曲して第１液流路１１２側に張り出すように構成されており、けん濁液に含まれる粒子７２を第１液流路１１２の壁面との間で捕獲すると共に、ノズル１６から液滴を吐出させる際には弾性変形してこの粒子７２を解放するようになっている。
【００８５】
このように、分割壁１１６の端部に捕獲部１１８を設けることで、ノズル１６の周壁１６Ａに捕獲フラップを設けることなく、粒子７２を含むけん濁液がノズル１６から吐出されるようになっている。
【００８６】
なお、捕獲部１１８は、捕獲手段の一例であり、この例では、分割壁１１６の端部から第１液流路１１２側に張り出す部材である。
【００８７】
次ぎに、本発明の第４実施形態に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の一例について図１５に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００８８】
図１５（Ａ）（Ｂ）に示されるように、第４実施形態では、第１実施形態と違い、ノズル１６へ至るまでの液流路は、分割壁１２２及び分割壁１２４によってノズル１６側に設けられた第１液流路１２６と、梁部材１８に設けられた第２液流路１２８と、第１液流路１２６と第２液流路１２８との間に設けられた第３液流路１３０とに分割されている。
【００８９】
そして、第１液流路１２６と第２液流路１２８には、粒子７２を含まない液体が供給され、第３液流路１３０には、粒子７２を含むけん濁液が供給されるようになっている。
【００９０】
さらに、図１５（Ｂ）に示されるように、分割壁１２２及び分割壁１２４のノズル１６側の端部には、捕獲手段の一例としての捕獲部１２９が形成されている。捕獲部１２９は、湾曲して第３液流路１３０側に張り出すように構成されており、けん濁液に含まれる粒子７２を捕獲すると共に、ノズル１６から液滴を吐出させる際には弾性変形してこの粒子７２を解放するようになっている。
【００９１】
このように、分割壁１２２及び分割壁１２４の端部に捕獲部１２９を設けることで、ノズル１６の周壁１６Ａに捕獲フラップを設けることなく、粒子７２を含むけん濁液がノズル１６から吐出するようになっている。
【００９２】
つまり、捕獲部１２９は、けん濁液に含まれる粒子７２を捕獲し、液滴を吐出させる際に、弾性変形して粒子７２を解放するものである。即ち、粒子７２を捕獲し弾性変形して粒子を解放するものであればよく、例えば、液流路を構成する壁面から液流路側に突出する弾性変形可能な突出片であってもよく、また、弾性変形可能な繊維状の部材等であってもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 液滴吐出ヘッド
１２ 流路部材
１４ 液流路（流路の一例）
１６ ノズル（吐出部）
１６Ａ 周壁
１８ 梁部材
２８ 吐出面
７０ 捕獲フラップ（弾性片の一例）
９４ 捕獲フラップ（弾性片の一例）
１００ 液滴吐出装置
１０２ 制御部
１１８ 捕獲部（捕獲手段の一例）
１２９ 捕獲部（捕獲手段の一例）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するための吐出部と、
前記吐出部に向けてけん濁液を供給する流路が形成された流路部材と、
前記流路部材が接合され、又は前記流路部材を含み、前記吐出部が形成された吐出面が凹となるように曲げ変形した後、吐出面が凸となるように曲げ方向を反転することで、前記吐出部より液滴を吐出させる梁部材と、
前記吐出部に設けられ、けん濁液に含まれる粒子を捕獲すると共に、前記吐出部から液滴を吐出させるときに前記粒子を解放する捕獲手段と、
を備える液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記捕獲手段は、前記吐出部を構成する周壁から前記吐出部内に突出すると共に、弾性変形可能な弾性片を含む請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記弾性片は、前記周壁の吐出側の端部と流路側の端部との間に設けられる請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
液滴を吐出するための吐出部と、
前記吐出部に向けてけん濁液を供給する流路が形成された流路部材と、
前記流路部材が接合され、又は前記流路部材を含み、前記吐出部が形成された吐出面が凹となるように曲げ変形した後、吐出面が凸となるように曲げ方向を反転することで、前記吐出部より液滴を吐出させる梁部材と、
前記流路部材に形成された流路に設けられ、けん濁液に含まれる粒子を捕獲すると共に、前記吐出部から液滴を吐出させるときに前記粒子を解放する捕獲手段と、
を備える液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに設けられた前記梁部材の曲げ変形を制御する制御部材と、
を備える液滴吐出装置。
【請求項１】
液滴を吐出するための吐出部と、
前記吐出部に向けてけん濁液を供給する流路が形成された流路部材と、
前記流路部材が接合され、又は前記流路部材を含み、前記吐出部が形成された吐出面が凹となるように曲げ変形した後、吐出面が凸となるように曲げ方向を反転することで、前記吐出部より液滴を吐出させる梁部材と、
前記吐出部に設けられ、けん濁液に含まれる粒子を捕獲すると共に、前記吐出部から液滴を吐出させるときに前記粒子を解放する捕獲手段と、
を備える液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記捕獲手段は、前記吐出部を構成する周壁から前記吐出部内に突出すると共に、弾性変形可能な弾性片を含む請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記弾性片は、前記周壁の吐出側の端部と流路側の端部との間に設けられる請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
液滴を吐出するための吐出部と、
前記吐出部に向けてけん濁液を供給する流路が形成された流路部材と、
前記流路部材が接合され、又は前記流路部材を含み、前記吐出部が形成された吐出面が凹となるように曲げ変形した後、吐出面が凸となるように曲げ方向を反転することで、前記吐出部より液滴を吐出させる梁部材と、
前記流路部材に形成された流路に設けられ、けん濁液に含まれる粒子を捕獲すると共に、前記吐出部から液滴を吐出させるときに前記粒子を解放する捕獲手段と、
を備える液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに設けられた前記梁部材の曲げ変形を制御する制御部材と、
を備える液滴吐出装置。
【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１５】
【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１５】
【公開番号】特開２０１１−２０１０１（Ｐ２０１１−２０１０１Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６９５２１（Ｐ２００９−１６９５２１）
【出願日】平成２１年７月１７日（２００９．７．１７）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１７日（２００９．７．１７）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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