(57)【要約】【課題】安定した吐出が可能な液吐出ヘッドの提供。【解決手段】吐出口と、前記吐出口から吐出する液を保持する液保持部と、前記液保持部が保持する前記液を前記吐出口から吐出させる変位部と、を備える液吐出手段を有する液吐出ヘッドであって、前記液吐出手段における前記液保持部に前記液を流通可能にそれぞれ接続され、前記液を貯留する一対の液貯留部と、前記一対の液貯留部にそれぞれ接続され、前記液貯留部と前記液保持部との間で前記液を移送させる一対の液移送部と、前記液移送部と前記液貯留部との間の流路にそれぞれ配置され、前記流路を開閉する一対の開閉部と、を有する液吐出ヘッドである。【選択図】図１
2020103191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口と、
前記吐出口から吐出する液を保持する液保持部と、
前記液保持部が保持する前記液を前記吐出口から吐出させる変位部と、
を備える液吐出手段を有する液吐出ヘッドであって、
前記液吐出手段における前記液保持部に前記液を流通可能にそれぞれ接続され、前記液を貯留する一対の液貯留部と、
前記一対の液貯留部にそれぞれ接続され、前記液貯留部と前記液保持部との間で前記液を移送させる一対の液移送部と、
前記液移送部と前記液貯留部との間の流路にそれぞれ配置され、前記流路を開閉する一対の開閉部と、
を有することを特徴とする液吐出ヘッド。
【請求項２】
前記液吐出手段が、前記液保持部内の液面高さを検出する液面検出部を更に有し、
前記液面検出部による前記液面高さの検出結果に基づいて前記一対の開閉部の開閉を制御する請求項１に記載の液吐出ヘッド。
【請求項３】
前記一対の液移送部が、一方の前記液貯留部で貯留されている前記液を前記液保持部に移送させるとともに、前記液保持部から他方の前記液貯留部に前記液を移送させる請求項１又は２に記載の液吐出ヘッド。
【請求項４】
前記液保持部内の液面高さが一定になるように、前記一対の液移送部及び前記一対の開閉部の少なくともいずれかを制御する制御部を更に有する請求項１から３のいずれかに記載の液吐出ヘッド。
【請求項５】
前記液吐出手段を複数備え、
複数の前記液吐出手段と同数であって、一方の前記液貯留部の複数がそれぞれ一方の前記液移送部に接続され、他方の前記液貯留部の複数がそれぞれ他方の前記液移送部に接続されている前記一対の液貯留部と、
前記一対の液貯留部と同数の前記一対の開閉部と、
を有し、
前記一対の液移送部、及び、前記一対の液貯留部と同数の前記一対の開閉部の制御により、複数の前記液吐出手段のうち少なくともいずれかの前記液保持部の前記液を選択的に移送させる請求項１から４のいずれかに記載の液吐出ヘッド。
【請求項６】
少なくともいずれかの前記液保持部で移送させる前記液の量を、他の前記液保持部で移送させる前記液の量と異なるように制御を行う請求項５に記載の液吐出ヘッド。
【請求項７】
前記液貯留部における前記液の流量を検出する流量検出部を更に有し、
前記流量検出部の検出結果に基づき、前記一対の液移送部及び前記一対の開閉部の少なくともいずれかを制御する請求項１から６のいずれかに記載の液吐出ヘッド。
【請求項８】
前記一対の液貯留部の少なくともいずれかに前記液が予め貯留されている請求項１から７のいずれかに記載の液吐出ヘッド。
【請求項９】
前記液保持部内の前記液の液量が所定の値より少ない場合には、
前記一対の液貯留部の少なくともいずれかから前記液保持部に前記液を移送させる制御を行う請求項１から８のいずれかに記載の液吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記開閉部よりも前記液移送部側に前記液が移送されないように制御を行う請求項１から９のいずれかに記載の液吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記液が粒子を含有する請求項１から１０のいずれかに記載の液吐出ヘッド。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の液吐出ヘッドを有することを特徴とする液吐出装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の液吐出装置と、
前記液吐出装置が吐出した液を収容する被着対象物と、
を有することを特徴とする分注装置。
【請求項１４】
液を吐出可能な液吐出方法であって、
吐出口と、
前記吐出口から吐出する液を保持する液保持部と、
前記液保持部が保持する前記液を前記吐出口から吐出させる変位部と、
を備える液吐出手段を用いて、
前記液吐出手段における前記液保持部に前記液を流通可能にそれぞれ接続され、前記液を貯留する一対の液貯留部により、前記液を貯留する液貯留工程と、
前記一対の液貯留部にそれぞれ接続され、前記液貯留部と前記液保持部との間で前記液を移送する一対の液移送部により、前記液貯留部と前記液保持部との間で前記液をそれぞれ移送する液移送工程と、
前記液移送部と前記液貯留部との間の流路にそれぞれ配置され、前記流路を開閉する一対の開閉部により、前記流路を開閉する開閉工程と、
を含むことを特徴とする液吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液吐出ヘッド、液吐出装置、分注装置、及び液吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、幹細胞技術の進展に伴い、細胞懸濁液を吐出して組織体を形成する技術開発が行われている。この技術分野においては、細胞懸濁液を吐出する際に細胞にダメージを与えないように吐出できるインクジェット方式を採用した液吐出装置が開発されている。
【０００３】
例えば、中央に吐出口が形成された膜状部材を、膜状部材下面の周縁部にリング状に配置された圧電素子により変形させ、膜状部材の上面に収容されている液の液圧を利用して、液を吐出口から吐出する液滴吐出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、安定した吐出が可能な液吐出ヘッド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】
【０００５】
上記課題を解決するための手段としての本発明の液吐出ヘッドは、
吐出口と、
前記吐出口から吐出する液を保持する液保持部と、
前記液保持部が保持する前記液を前記吐出口から吐出させる変位部と、
を備える液吐出手段を有する液吐出ヘッドであって、
前記液吐出手段における前記液保持部に前記液を流通可能にそれぞれ接続され、前記液を貯留する一対の液貯留部と、
前記一対の液貯留部にそれぞれ接続され、前記液貯留部と前記液保持部との間で前記液を移送させる一対の液移送部と、
前記液移送部と前記液貯留部との間の流路にそれぞれ配置され、前記流路を開閉する一対の開閉部と、
を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、安定した吐出が可能な液吐出ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、液吐出装置の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、液吐出装置により液滴が形成される過程の一例を示す概略図である。
【図３】図３は、液吐出ヘッドの液保持部内の溶液の液面高さを検出する液面検出手段を配置した様子の一例を示す概略図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第一送液手段及び第二送液手段を用いた液保持部内の溶液の撹拌動作の一例を示す説明図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第一送液手段及び第二送液手段を用いた液保持部内の溶液の撹拌動作の一例を示す説明図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、第一送液手段及び第二送液手段を用いた液保持部内の溶液の撹拌動作の一例を示す説明図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第一送液手段と第二送液手段が交互に動作する様子の一例を示す説明図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第一送液手段と第二送液手段が交互に動作する様子の一例を示す説明図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第一送液手段と第二送液手段が交互に動作する様子の一例を示す説明図である。
【図６】図６は、第一送液手段と第二送液手段が交互に動作する際の液保持部の液面高さの推移の一例を示す説明図である。
【図７】図７は、本発明の液吐出装置の一例を示す平面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の液吐出装置における第一液吐出手段の動作の一例を示す概略図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の液吐出装置における第一液吐出手段の動作の一例を示す概略図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の液吐出装置における第一液吐出手段の動作の一例を示す概略図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、本発明の液吐出装置における第一液吐出手段の動作の一例を示す概略図である。
【図９】図９は、図８に示す動作を行う際における第一液保持部の液面高さの推移の一例を示す説明図である。
【図１０】図１０は、本発明の液吐出装置の他の一例を示す平面図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す液吐出装置において、第一送液手段及び第二送液手段の排出吸引動作と、各流路に設けられた全ての止水弁の開閉状態の切り替えとを制御した際における第一液保持部と第二液保持部の液面高さの推移の一例を示す説明図である。
【図１２】図１２は、第一送液手段と第二送液手段を排出吸引動作させる際における、各流路を介して行われる排出吸引液量と各液保持部内の溶液の液面高さの推移の一例を示す説明図である。
【図１３】図１３は、第一送液手段と第二送液手段を排出吸引動作させる際における、各流路を介して行われる排出吸引液量と各液保持部内の溶液の液面高さの推移の他の一例を示す説明図である。
【図１４】図１４は、本発明の液吐出装置の他の一例を示す平面図である。
【図１５】図１５は、液保持部の液面高さが基準よりも低下している場合に、液保持部の液面高さを基準まで回復させる際における液面高さの推移の一例を示す説明図である。
【図１６】図１６は、複数の液保持部の液面高さが基準よりも低下している場合に、液保持部の液面高さを基準まで回復させる際における液面高さの推移の一例を示す説明図である。
【図１７】図１７は、複数の液保持部の液面高さが基準よりも低下している場合に、液保持部の液面高さを基準まで回復させる際における液面高さの推移の他の一例を示す説明図である。
【図１８】図１８は、液保持部の液面高さが基準よりも低下している場合に、液保持部の液面高さを基準まで回復させる際における液面高さの推移の他の一例を示す説明図である。
【図１９】図１９は、液保持部の液面高さが基準よりも低下している場合に、液保持部の液面高さを基準まで回復させる際における液面高さの推移の他の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の液吐出ヘッドは、吐出口と、吐出口から吐出する液を保持する液保持部と、液保持部が保持する液を吐出口から吐出させる変位部と、を備える液吐出手段を有する。この液吐出ヘッドは、液吐出手段における液保持部に液を流通可能にそれぞれ接続され、液を貯留する一対の液貯留部と、一対の液貯留部にそれぞれ接続され、液貯留部と液保持部との間で液を移送する一対の液移送部と、液移送部と液貯留部との間の流路にそれぞれ配置され、流路を開閉する一対の開閉部と、を有する。
【０００９】
本発明は、特許文献１に記載されているような従来の液吐出装置では、細胞懸濁液を吐出するにつれて液量が減少することにより、吐出口にかかる液圧が低くなるため吐出量が少なくなる問題があるという知見に基づくものである。
【００１０】
具体的には、従来の液吐出装置では、液収容容器の内部に発生する気泡を除去するために、液収容容器の上方を大気開放しており、膜状部材の吐出口にかかる液圧（静圧）は膜状部材から細胞懸濁液の液面までの高さ、所謂水頭に依存する。また、液滴を吐出するための駆動力は、圧電素子の収縮応力（振動）による動圧と、水頭による静圧との組合せによって決まる。このため、従来の液吐出装置では、液滴の連続的な吐出で液収容容器内の細胞懸濁液の液量が減少し、水頭が低下してしまい、液滴を吐出するための駆動力が低下して液滴が吐出できなくなる「不吐出」が発生する場合がある。
【００１１】
また、本発明は、特許文献１に記載されているような従来の液吐出装置では、細胞懸濁液を静置すると沈殿した細胞が吐出口に詰まりやすくなり、「不吐出」が発生する場合があるという知見に基づくものである。
なお、本発明は、細胞懸濁液の場合に限らず、インクに含まれる顔料が重い白色インクや印刷物にメタリック感を表現するため微小な金属片を含むインクなどの場合に、顔料や金属片が沈降しないように液保持部内のインクを撹拌するために用いてもよい。
【００１２】
本発明の液吐出ヘッドは、吐出口と、吐出口から吐出する液を保持する液保持部（液収容容器）と、液保持部が保持する液を吐出口から吐出させる変位部と、を備える液吐出手段を有する。また、この液吐出ヘッドは、液吐出手段における液保持部に液を流通可能にそれぞれ接続され、液を貯留する一対の液貯留部と、一対の液貯留部にそれぞれ接続され、液貯留部と液保持部との間で液を移送させる一対の液移送部と、を有する。さらに、この液吐出ヘッドは、液移送部と液貯留部との間の流路にそれぞれ配置され、流路を開閉する一対の開閉部を有することにより、液の移送をより確実に行うことができるため、液保持部内の液面高さを一定にしやすくなり、吐出を安定させることができる。
【００１３】
また、液保持部内の液が粒子を含有する場合には、本発明の液吐出ヘッドは、液保持部内の液を移送して撹拌することにより、細胞などの粒子が吐出口に詰まりにくくなるため、吐出を安定させることができる。
【００１４】
また、本発明の液吐出ヘッドは、液吐出手段が、液保持部内の液面高さを検出する液面検出部を更に有し、液面検出部による液面高さの検出結果に基づいて一対の開閉部の開閉を制御するようにしてもよい。これにより、本発明の液吐出ヘッドは、液保持部内の液面高さを一定にすることができるため、より確実に吐出を安定させることができる。
【００１５】
また、本発明の液吐出ヘッドは、一対の液移送部が、一方の液貯留部で貯留されている液を液保持部に移送させるとともに、液保持部から他方の液貯留部に液を移送させるようにしてもよい。これにより、本発明の液吐出ヘッドは、液保持部内の液面高さを一定にすることができるため、吐出を安定させることができる。
【００１６】
また、本発明の液吐出ヘッドは、液保持部内の液面高さが一定になるように、一対の液移送部及び一対の開閉部の少なくともいずれかを制御する制御部を更に有するようにしてもよい。これにより、本発明の液吐出ヘッドは、吐出を安定させることができる。
【００１７】
また、本発明の液吐出ヘッドは、液吐出手段を複数備え、複数の液吐出手段と同数であって、一方の液貯留部の複数がそれぞれ一方の液移送部に接続され、他方の液貯留部の複数がそれぞれ他方の液移送部に接続されている一対の液貯留部を有するようにしてもよい。この場合、液吐出ヘッドは、一対の液貯留部と同数の一対の開閉部を更に有するようにすると、一対の液移送部、及び、一対の液貯留部と同数の一対の開閉部の制御により、複数の液吐出手段のうち少なくともいずれかの液保持部の液を選択的に移送できる。
【００１８】
また、本発明の液吐出ヘッドは、液吐出手段を複数備えている場合には、少なくともいずれかの液保持部で移送させる液の量を、他の液保持部で移送させる液の量と異なるように制御を行うようにしてもよい。これにより、本発明の液吐出ヘッドは、いずれかの液保持部内の液の種類が異なり、必要な撹拌力が異なる場合であっても、液の種類によって適切な撹拌を行うことができるため、吐出を安定させることができる。
【００１９】
また、本発明の液吐出ヘッドは、液貯留部における液の流量を検出する流量検出部を更に有するようにしてもよい。これにより、本発明の液吐出ヘッドは、流量検出部の検出結果に基づき、一対の液移送部及び一対の開閉部の少なくともいずれかを制御することにより、より確実に吐出を安定させることができる。
【００２０】
また、本発明の液吐出ヘッドは、一対の液貯留部の少なくともいずれかに液が予め貯留されているようにしてもよい。これにより、本発明の液吐出ヘッドは、液保持部内の液の液量が所定の値より少ない場合には、一対の液貯留部の少なくともいずれかから液保持部に液を移送させると、液保持部に液を速やかに供給することができる。
【００２１】
また、本発明の液吐出ヘッドは、液保持部内の液の液量が所定の値より少ない場合には、一対の液貯留部の少なくともいずれかから液保持部に液を移送させる制御を行うようにしてもよい。これにより、本発明の液吐出ヘッドは、液保持部に液を速やかに供給することができる。
【００２２】
また、本発明の液吐出ヘッドは、開閉部よりも液移送部側に液が移送されないように制御を行ってもよい。これにより、本発明の液吐出ヘッドは、液吐出手段を複数有し、液保持部に保持されている液の種類が異なる場合であっても、異なる液が混ざり合わないようにすることができる。
【００２３】
また、本発明の液吐出装置は、本発明の液吐出ヘッドを有する。これにより、本発明の液吐出装置は、吐出を安定させることができる。
また、本発明の分注装置は、本発明の液吐出装置と、液吐出装置が吐出した液を収容する被着対象物と、を有する。これにより、本発明の分注装置は、吐出を安定させることができるため、被着対象物が収容する液のばらつきを少なくすることができる。
【００２４】
本発明の液吐出方法は、液を吐出可能な液吐出方法であって、液吐出工程と、液貯留工程と、液移送工程と、開閉工程と、制御工程と、を含む。
本発明の液吐出方法は本発明の液吐出ヘッドにより好適に行うことができ、液吐出工程は液吐出手段により好適に行うことができ、液貯留工程は液貯留部により好適に行うことができ、液移送工程は液移送部により好適に行うことができ、開閉工程は開閉部により好適に行うことができ、制御工程は制御部により好適に行うことができ、その他の工程はその他の手段により行うことができる。
つまり、本発明の液吐出装置は、本発明の液吐出方法を実施することと同義である。そのため、本発明の液吐出装置に関する説明を通じて、本発明の液吐出方法の詳細についても明らかにする。
【００２５】
以下、本発明における複数の実施形態を説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
【００２６】
（液吐出装置）
図１は、液吐出装置の一例を示す概略図である。
図１に示すように、液吐出装置５００は、液吐出ヘッド１００と、液保持部撹拌手段２００とを有する。
【００２７】
＜液吐出ヘッド＞
液吐出ヘッド１００は、吐出口１２０が形成されているノズルプレート１１０と、変位部としての振動部材１３０と、液保持部１４０と、振動部材１３０を駆動させる駆動部１５０と、制御部１６０と、筐体１７０とを備える液吐出手段を有する。
液保持部撹拌手段２００は、第一送液手段２０１と、第二送液手段２０２と、第一送液手段２０１と液保持部１４０を繋ぐ流路２１０と、第二送液手段２０２と液保持部１４０を繋ぐ流路２２０とを有する。また、流路２１０には止水弁３１０が、流路２２０には止水弁３２０が備えられている。
なお、第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２は一対の液移送部として機能し、流路２１０及び流路２２０は一対の液貯留部として機能し、止水弁３１０及び止水弁３２０は一対の開閉部として機能する。
【００２８】
図１においては、液保持部１４０に粒子４１０を含有する溶液４００が保持されている状態を模式的に示している。
なお、本実施形態では、説明の便宜上、振動部材１３０を基準にすると、液保持部１４０側を上側、ノズルプレート１１０側を下側とし、各部位の液保持部１４０側の面を上面、ノズルプレート１１０側の面を下面とする。
また、平面視とは、対象物を部材の上面あるいは下面から視ることを意味し、平面形状とは対象物を部材の上面あるいは下面から視た形状を意味する。
【００２９】
＜＜液保持部＞＞
液保持部１４０は、粒子４１０を含有する（粒子４１０が分散された）溶液４００を保持する。言い換えると、液保持部１４０は、吐出口１２０から吐出する液を保持する。
液保持部１４０の上部は大気に開放されており、溶液４００中に混入した気泡を大気に排出する。
液保持部１４０の材質としては、例えば、金属、樹脂、シリコン、セラミックなどが挙げられる。
【００３０】
＜＜ノズルプレート＞＞
ノズルプレート１１０は、振動部材１３０を介して液保持部１４０の下端部に固定されている。
ノズルプレート１１０の略中心には、貫通孔である吐出口（ノズル）１２０が形成されている。液保持部１４０に保持された溶液４００は、ノズルプレート１１０の振動によりノズル１２０から液滴として吐出される。
【００３１】
ノズルプレート１１０の平面形状は、例えば、円形とすることができるが、楕円状や四角形等としてもよい。
ノズルプレート１１０の材質としては、本実施形態ではステンレス鋼である。
なお、本実施形態では、ノズルプレート１１０の材質をステンレス鋼としたが、これに限ることなく、ある程度の硬さを有する材質とすることが好ましい。ノズルプレート１１０の材質がある程度の硬さを有すると、ノズルプレート１１０が簡単に振動せず、吐出しないときに直ちに振動を抑えることが容易になる点で有利である。
【００３２】
ある程度の硬さがある材質としては、例えば、金属材料、セラミック材料、高分子材料などが挙げられる。これらの中でも、液が細胞懸濁液の場合には、細胞に対して付着性の低い材料が好ましい。
【００３３】
吐出口（ノズル）１２０は、ノズルプレート１１０の略中心に実質的に真円状の貫通孔として形成されていることが好ましい。この場合、ノズル１２０の径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、粒子４１０がノズル１２０に詰まることを避けるため、粒子４１０の大きさの２倍以上とすることが好ましい。
【００３４】
＜＜振動部材（変位部）＞＞
変位部としての振動部材１３０は、ノズルプレート１１０の上面側に形成されている。すなわち、振動部材１３０は、吐出口１２０から吐出させる溶液４００を保持する液保持部１４０側に配置されている。
【００３５】
振動部材１３０の形状は、ノズルプレート１１０の形状に合わせて設計することができ、例えば、ノズルプレート１１０の平面形状が円形である場合には、ノズル１２０の周囲に平面形状が円環状（リング状）の振動部材１３０を形成することが好ましい。
振動部材１３０は、例えば、圧電材料の上面及び下面に電圧を印加するための電極を設けた圧電素子であり、振動部材１３０の上下電極に電圧を印加することによって紙面横方向に収縮応力が加わり、ノズルプレート１１０を振動させることができる。
ただし、ノズルプレート１１０を振動させる振動部材は、圧電素子に限られない。例えば、ノズルプレート１１０上にノズルプレート１１０とは線膨張係数が異なる材料を貼り付け、加熱することによって線膨張係数の差を利用してノズルプレート１１０を振動させることが可能である。この際、線膨張係数の異なる材料にヒータを形成し、通電によってヒータを加熱してノズルプレート１１０を振動させることが好ましい。
【００３６】
駆動部１５０は、振動部材１３０を駆動する。駆動部１５０は、ノズルプレート１１０を振動させて液滴を形成する吐出波形（吐出信号）を振動部材１３０に付与することができる。
つまり、駆動部１５０は、吐出波形を振動部材１３０に加え、ノズルプレート１１０の振動状態を制御することにより、液保持部１４０に保持された溶液４００をノズル１２０から液滴として吐出させることができる。
【００３７】
粒子４１０を含有する溶液４００において、粒子４１０としては、例えば、金属微粒子、無機微粒子、細胞などが挙げられる。これらの中でも、細胞が好ましい。
溶液４００の溶媒としては、水が最も一般的であるが、これに限定されることはなく、アルコール、鉱物油、植物油等の様々な有機溶媒を用いることができる。
液保持部１４０に保持される溶液４００の量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１μＬ以上１ｍＬ以下であることが好ましい。特に、細胞懸濁液のように高価な液を使用する際には、少量の液量で液滴を形成する点から、１μＬ以上２００μＬ以下がより好ましい。
【００３８】
＜＜送液手段（液移送部）＞＞
一対の液移送部としての第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２は、流路２１０及び流路２２０にそれぞれ接続され、流路２１０及び流路２２０と液保持部１４０との間で溶液４００を移送する。
【００３９】
第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２による溶液４００の移送としては、一方の流路で貯留されている溶液４００を液保持部１４０に流出させるとともに、一方の流路から液保持部１４０に流出させた流量の溶液４００を、液保持部１４０から他方の流路に流入させることにより行われることが好ましい。これにより、液保持部１４０の溶液４００の液面高さを一定にすることができる。このため、本実施形態のように、液収容部１４０に収容する溶液４００で吐出口１２０にかかる液圧（静圧）と、吐出口１２０を変位させる動き（動圧）とにより溶液４００を吐出する液吐出ヘッド１００においては、液圧を一定にすることにより、吐出を安定させることができる。
【００４０】
液保持部１４０に保持される溶液４００の液量が所定の値より少ない場合には、送液手段は、流路の少なくともいずれかから液保持部１４０に溶液４００を流入させることが好ましい。これにより、液吐出ヘッド１００は、液保持部１４０に溶液４００を供給することができるため、液圧を一定にして吐出を安定させることができる。
【００４１】
第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２としては、例えば、シリンジタイプやプランジャータイプの電動ポンプなどの定量液量を吸引、保持、排出可能なポンプなどが挙げられる。
第一送液手段２０１及び液保持部１４０を繋ぐ流路２１０と、第二送液手段２０２及び液保持部１４０を繋ぐ流路２２０としては、シリコンゴムチューブが望ましい。シリコンゴムチューブの内径及び長さとしては、特に制限はなく、適宜選定される。
【００４２】
＜＜２つの流路（一対の液貯留部）＞＞
一対の液貯留部としての流路２１０及び流路２２０は、液保持部１４０に溶液４００をそれぞれ流通可能にそれぞれ接続され、溶液４００を一時的に貯留することができる。
また、流路２１０及び流路２２０は交換可能であり、内径や長さを調整することにより容量を変更可能である。これらの２本の流路は、ノズル１２０（ノズルプレート１１０）に対して傾斜配置されている。すなわち、ノズル１２０を通る中心軸に対して傾いて配置されている。
流路２１０及び流路２２０の配置としては、連結部の中心軸の延長線がノズルプレート１１０と振動部材１３０により形成される隅部と一致、又は隅部よりもややノズル１２０側になるように配置するのが好適である。
【００４３】
＜＜止水弁（一対の開閉部）＞＞
一対の開閉部としての止水弁３１０及び止水弁３２０は、第一送液手段２０１と流路２１０との間の流路、及び、第二送液手段２０２と流路２２０との間の流路に、それぞれ配置され、各流路を開閉する。
【００４４】
＜＜制御部＞＞
制御部１６０は、液保持部１４０が保持する溶液４００の液面高さが一定になるように、第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２、及び、止水弁３１０及び止水弁３２０を制御する。
制御部１６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、メインメモリなどを有し、液吐出装置全体の動作を制御するための制御プログラムに基づいて各種処理を実行する。
【００４５】
筐体１７０は、本実施形態では、円筒状の形状であり、液保持部１４０を収容する。また、筐体１７０の下面に該当する下端部には、振動部材１３０の周縁部が固定されている。
【００４６】
図２は、液吐出装置により液滴が形成される過程の一例を示す概略図である。図２では、駆動部１５０から振動部材１３０に吐出波形を入力し、ノズルプレート１２０の振動によって液滴４２０を形成した状態を模式的に示している。
吐出波形に応じて振動部材１３０を介してノズルプレート１１０の振動部材１３０と接しない部分が振動を起こし、ノズル１２０部分が最も振幅が大きくなる。ノズル１２０の振動により液保持部１４０内の溶液４００が液滴４２０として吐出される。
【００４７】
図３は、液吐出ヘッドの液保持部内の溶液の液面高さを検出する液面検出手段を配置した様子の一例を示す概略図である。
液面検出手段６００は常時、液保持部１４０内の溶液４００の液面高さを検出し、その検出結果に基づいて、第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２をフィードバック制御する。
液面検出手段６００としては、画像センサが好ましいが、発光素子及びポジションセンサによるものや、光電センサによる水検知センサなど他の手段であっても構わない。また、液吐出ヘッド１００の液保持部１４０の少なくとも液面検出範囲については透明になっていることが好ましい。
【００４８】
図４Ａ〜図４Ｃは、第一送液手段及び第二送液手段を用いた液保持部内の溶液の撹拌動作の一例を示す説明図である。
より具体的には、図４Ａは、粒子４１０を含有する溶液４００を液保持部１４０に入れ静置したときの様子の一例を示す説明図である。図４Ａにおいては、粒子４１０の自由沈降により、液保持部１４０の底部に粒子４１０が沈降し、堆積した状態となっている。この状態のまま、液滴吐出動作を行うと、ノズル１２０近傍に粒子４１０が凝集しているため、ノズル１２０内に凝集した粒子４１０が詰まってしまい液滴が形成されない、いわゆる不吐出という不具合が発生するおそれがある。
また、液滴が形成できたとしても、初期の液滴内には大量の粒子４１０が含まれた状態で吐出され、徐々に液滴内に含まれる粒子４１０の含有量は減少する。そのため、ノズル１３０上方の粒子４１０が吐出されてしまうと、上澄み液だけが吐出される状態となり、経時での液滴４２０内の粒子４１０の含有量に大きなばらつきが発生してしまうという不具合がある。
【００４９】
図４Ｂ及び図４Ｃは、第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２を用いた液保持部１４０に保持された溶液４００の撹拌による粒子４１０の再分散過程の一例を示した説明図である。
まず、図４Ａに示すように、第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２のいずれか一方は、予め吸引動作を行い、流路内を負圧状態とすることで、液保持部１４０内の溶液４００を一定量吸引し、保持する。本実施形態では、第一送液手段２０１が吸引し、保持する例を示している。
【００５０】
図４Ｂは、第一送液手段２０１が排出動作を実行し、第二送液手段２０２が吸引動作を実行しているときの様子の一例を示す図である。
第一送液手段２０１の排出動作により、流路２１０内を正圧状態とし、吸引保持していた溶液４００を液保持部１４０内に排出する。排出された溶液４００は流路２１０が液保持部１４０と連結する部分の中心軸と略平行な流れを形成し、ノズルプレート１１０と振動部材１３０により形成される隅部に堆積した粒子４１０を液保持部１４０の壁面に沿った上昇流により、液保持部１４０の上方に舞い上げる作用をする。
また、第二送液手段２０２は吸引動作を行い、流路２２０内を負圧状態とすることで、液保持部１４０内の溶液３００を一定量吸引し、保持する。
【００５１】
続けて、図４Ｃに示すように、第二送液手段２０２が排出動作をすることにより、流路２１０内を正圧状態とし、吸引保持していた溶液４００を液保持部１４０内に排出する。排出された溶液４００は液保持部１４０内に再び上昇流が生じさせ、粒子４１０を液保持部１４０の上方に舞い上げる作用をする。
上記の動作を繰り返すことにより、少量の液量で液保持部１４０の底部に沈降した粒子４１０を再分散させることが可能である。再分散した状態で液滴形成動作をすることにより、粒子４１０の沈降による不吐出や、経時での吐出された液滴４２０に含まれる粒子４１０の含有濃度の変化を防止することが可能である。
【００５２】
流路２１０と流路２２０は、ノズル１２０を通る中心軸に対して片側に寄った配置とすると、液保持部１４０内の粒子４１０の分布が偏ってしまうため、対称配置であることが好ましい。
また、第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２の吸引速度、排出速度、吸引液量、及び排出液量は、液保持部１４０内の粒子４１０を均一分散させるためには、それぞれ第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２で同じ値であることが好ましい。
【００５３】
図５Ａ〜図５Ｃは、第一送液手段と第二送液手段が交互に動作する様子の一例を示す説明図である。
図５Ａにおいては、第一送液手段２０１、第二送液手段２０２は共に停止した状態で、第一送液手段２０１と液保持部１４０を繋ぐ流路２１０にあらかじめ溶液４００が保持されている様子の一例を示している。
【００５４】
図５Ｂにおいては、第一送液手段２０１が排出動作を実施し、液保持部１４０内の溶液４００内に撹拌流を発生させ、溶液４００に含まれる粒子４１０を再分散させたときの様子の一例を示している。このとき、第二送液手段２０２は停止しているため、流路２１０にあらかじめ吸引されていた溶液４００が液保持部１４０内に流入するので、液保持部１４０内の溶液４００の液量が増加し、液面が上昇する。
【００５５】
図５Ｃにおいては、第一送液手段２０１の動作完了後に第二送液手段２０２が吸引動作を実施した様子の一例を示している。液保持部１４０に流入した液量を第二送液手段２０２で吸引し、流路２２０に保持することにより、液保持部１４０内の溶液４００の液量は減少し、液面は下降して動作前の状態に戻すことができる。
【００５６】
図６は、第一送液手段と第二送液手段が交互に動作する際の液保持部の液面高さの推移の一例を示す説明図である。
図５Ｂ及び図５Ｃで示した例とは逆に、一方の送液手段による吸引動作を実施した後に他方の送液手段による排出動作を実施すると、液保持部１４０の液面高さは一旦下降した後に上昇して動作前の状態に戻る。
ノズル１２０からの液滴の吐出を停止させた状態で沈降した粒子４１０を再分散させる場合には、本動作で再分散が可能である。
【００５７】
一方、溶液４００の撹拌には、一般的に上記の沈降した粒子４１０の再分散の他に、分散状態にある粒子４１０の沈降抑制の効果も期待できる。
図２で示した液滴吐出動作中に液保持部１４０内の撹拌動作を実行することで、粒子４１０の沈降を抑制し、常に均一な分散状態を維持しながら液滴吐出を実施することができ、経時での液滴４２０に含まれる粒子濃度を一定に維持することが可能である。
【００５８】
ただし、図５で示したように第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２が交互に動作する場合には、上述した通り、液保持部１４０内の溶液４００の液面高さが変化することで、ノズルプレート１１０にかかる水圧が変化し、吐出される液滴４２０の落下速度も変化する。
このことは、液滴４２０を一ヶ所に連続して吐出を続ける場合にはよいが、液滴４２０を等間隔に並べる場合には、一般的に液滴形成手段あるいは液滴４２０を載置する液滴保持部材を一定速度で移動させながら一定の周期で吐出動作を行う。このため、液滴４２０の落下速度が変化すると、液滴４２０の着弾位置が変化してしまい、液滴保持部材上での液滴４２０の間隔が均一にならない。
図４に示すように第一送液手段２０１の排出動作に同期させて第二送液手段２０２の吸引動作を、又は第一送液手段２０１の吸引動作に同期させて第二送液手段２０２の排出動作を実施することで、液保持部１４０内の液量を一定に維持したまま溶液４００を撹拌することができる。
【００５９】
図７は、本発明の液吐出装置の一例を示す平面図である。
図７に示す液吐出装置５００は、３つの液吐出ヘッドと液保持部撹拌手段２００とを有する。ただし、液吐出ヘッドの数はこれに限定されない。
第一液吐出ヘッド１０１は、溶液４０１を保持する第一液保持部１４１を有し、第一送液手段２０１とは流路２１１とで、第二送液手段２０２とは流路２２１とで、第一液保持部１４１と繋がっている。流路２１１には止水弁３１１が、流路２２１には止水弁３２１が設けられている。
【００６０】
開閉部としての止水弁としては、バルブの開閉を遠隔で行なうことができる電磁弁が望ましい。また、止水弁の材質としてはステンレスやアルミ、フッ素系樹脂やフッ素ゴムなど金属、非金属を問わず様々なものが挙げられる。
止水弁は、一方の液貯留部と液保持部との間、及び、他方の液貯留部と液保持部との間の少なくともいずれかの流路に、流路を開閉可能とすることが好ましい。これにより、液吐出ヘッドは、より確実に溶液の吸引・排出を行うことができる。
【００６１】
また、第二液吐出ヘッド１０２は、溶液４０２を保持する第二液保持部１４２を有し、第一送液手段２０１とは流路２１２とで、また第二送液手段２０２とは流路２２２とで、第二液保持部１４２と繋がっている。第三液吐出ヘッド１０３も同様に溶液４０３を保持する第三液保持部１４３を有し、第一送液手段２０１とは流路２１３とで、また第二送液手段２０２とは流路２２３とで、第三液保持部１４３と繋がっている。
【００６２】
図８Ａ〜図８Ｃは、本発明の液吐出装置における第一液吐出手段の動作の一例を示す概略図である。
図８Ａにおいては、第一送液手段２０１、第二送液手段２０２は共に停止した状態で、かつ第一送液手段２０１と第一液保持部１４１とを繋ぐ流路２１１に設けられた止水弁３１１と、第二送液手段２０２と第一液保持部１４１とを繋ぐ流路２２１に設けられた止水弁３２１が共に閉状態である。
図８Ｂにおいては、第一送液手段２０１が排出動作、第二送液手段２０２が吸引動作を実施するとき、止水弁３１１が閉状態で、止水弁３２１が開状態である。第一送液手段２０１が排出動作を実施しているが、止水弁３１１が閉状態であるため、流路２１１にある溶液４００は第一液保持部１４１に排出されることなく保持される。
一方、第二送液手段２０２が吸引動作を実施し、止水弁３２１は開状態であるため、第一液保持部１４１の溶液４０１は流路２２１へと吸引され保持される。このとき、第一液保持部１４１内の溶液４０１の液量は減少するため、液面は下降する。
【００６３】
続いて、図８Ｃにおいては、第一送液手段２０１が吸引動作、第二送液手段２０２が排出動作を実施するとき、止水弁３１１と止水弁３２１が共に開状態である。第一送液手段２０１が吸引動作を実施し、止水弁３１１は開状態であるため、第一液保持部１４１内の溶液４０１は流路２１１へと吸引され保持される。
一方、第二送液手段２０２は排出動作を実施し、止水弁３２１は開状態であるため、流路２２１に保持されていた溶液４０１は第一液保持部１４１に排出される。この場合、第一送液手段２０１による第一液保持部１４１からの吸引量と第二送液手段２０２による第一液保持部１４１への排出量が同量であるとき、第一液保持部１４１内の溶液４０１の液量は変化しないため、液面は変化しない。
【００６４】
続いて、図８Ｄにおいては、第一送液手段２０１が排出動作、第二送液手段２０２が吸引動作を実施するとき、止水弁３１１が開状態で、止水弁３２１が閉状態であるときの様子を示している。第一送液手段２０１が排出動作を実施し、止水弁３１１は開状態であるため、流路２１１に保持されていた溶液４０１は第一液保持部１４１に排出される。
一方、第二送液手段２０２は吸引動作を実施しているが、止水弁３２１は閉状態であるため、第一液保持部１４１内の溶液４０１は流路２２１に吸引されない。流路２２１に保持されていた溶液４０１は第一液保持部１４１に排出される。このとき、第一液保持部１４１内の溶液４０１の液量は増加するため、液面は上昇する。
【００６５】
図９は、図８に示す動作を行う際における第一液保持部の液面高さの推移の一例を示す説明図である。
第一液保持部１４１と繋がった第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２が連続して排出吸引動作を実施する場合においても、第一液保持部１４１と第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２とを繋ぐ流路２１１及び２２１に設けられた止水弁３１１と３２１の開閉状態を切り替えることで第一液保持部１４１の液面高さを制御することができる。
【００６６】
図１０は、本発明の液吐出装置の他の一例を示す平面図である。図１０に示す液吐出装置５００は、２つの液吐出ヘッドと液保持部撹拌手段２００とを有する。
第一液吐出ヘッド１０１は溶液４０１を保持する第一液保持部１４１を有し、第一送液手段２０１とは流路２１１とで、また第二送液手段２０２とは流路２２１とで第一液保持部１４１と繋がっている。流路２１１には止水弁３１１が、流路２２１には止水弁３２１が設けられている。
第二液吐出ヘッド１０２は溶液４０２を保持する第二液保持部１４２を有し、第一送液手段２０１とは流路２１２とで、また第二送液手段２０２とは流路２２２とで第二液保持部１４２と繋がっている。
【００６７】
図１１は、図１０に示す液吐出装置において、第一送液手段及び第二送液手段の排出吸引動作と、各流路に設けられた全ての止水弁の開閉状態の切り替えとを制御した際における第一液保持部と第二液保持部の液面高さの推移の一例を示す説明図である。
図１１中の１で示した領域においては、第二送液手段２０２と第二液保持部１４２とを繋ぐ流路２２２に設けられた止水弁３２２が閉状態で、残りの止水弁は開状態である。このとき、第二送液手段２０２によって第二液保持部１４２内の溶液４０２の吸引は行なわれないが、その分第二送液手段２０２によって第一液保持部１４１内の溶液４０１の吸引量が増加する。そのため、第一液保持部１４１は第一送液手段１４１によって排出される溶液４０１の液量よりも第二送液手段２０２によって吸引される溶液４０１の液量が多くなるため、液面高さは下降する。
一方、第二液保持部１４２の溶液４０２は第一送液手段１４１による排出動作のみ実施されるため、液量は増加し、液面高さは上昇する。
【００６８】
図１１中の２で示した領域においては、第二送液手段２０１と第一液保持部１４１とを繋ぐ流路２２１に設けられた止水弁３２１のみが開状態で、残りの止水弁は閉状態である。このとき、第二液保持部１４２の溶液４０２は第一送液手段２０１による吸引及び第二送液手段２０２による排出が行われないため、液量の変化はなく、液面高さも変化しない。
一方、第一液保持部１４１は第二送液手段２０２による溶液４０２の排出のみが行われるが、第二送液手段２０２による第二液保持部１４２への排出が行われない分だけ排出される液量が増加するため、液面高さは大きく上昇する。
【００６９】
図１１中の２で示した領域においては、第二送液手段２０２と第一液保持部１４１とを繋ぐ流路２２１に設けられた止水弁３２１と、第二送液手段２０２と第二液保持部１４２とを繋ぐ流路２２２に設けられた止水弁３２２が開状態で、残りの止水弁は閉状態である。このとき、第一送液手段２０１によって第一液保持部１４１と第二液保持部１４２に溶液４０１及び溶液４０２の排出は行なわれない。
一方、第二送液手段２０２によって第一液保持部１４１と第二液保持部１４２の吸引は行なわれるため、第一液保持部１４１の溶液４０１と第二液保持部１４２の溶液４０２の液量は共に減少し、液面高さも共に下降する。
【００７０】
図１１に示すように、第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２が連続して排出吸引動作を実施する場合にも、流路２１１、２２１にそれぞれ設けられた止水弁３１１、３２１と、流路２１２、２２２に設けられた止水弁３１２、３２２の開閉状態を切り替えて、第一液保持部１４１と第二液保持部１４２の液面高さを制御することができる。
【００７１】
ここで、図１０に示したように、第一液吐出ヘッド１０１の液保持部１４１と第一送液手段２０１とは流路２１１で、第二液吐出ヘッド１０２の液保持部１４２と第一送液手段２０１とは流路２１２で繋がっている。一方、第一液吐出ヘッド１０１の液保持部１４１と第二送液手段２０２とは流路２２１で、第二液吐出ヘッド１０２の液保持部１４２と第二送液手段２０２とは流路２２２で繋がっている。
【００７２】
本発明の他の実施形態においては、第一送液手段２０１によって流路２１１を介して第一液保持部１４１に排出及び第一液保持部１４１から吸引される液量と、第二送液手段２０２によって流路２２１を介して第一液保持部１４１に排出及び第一液保持部１４１から吸引される液量が同量で、かつ第一送液手段２０１によって流路２１２を介して第一液保持部１４２に排出及び第一液保持部１４１から吸引される液量と、第二送液手段２０２によって流路２２１を介して第一液保持部１４１に排出及び第一液保持部１４１から吸引される液量が同量となるよう流路の内径、長さ、流路形状が設定されるが、第一液保持部１４１の中心と第二液保持部１４２の中心を貫通する面に対称となるよう設定されることが好ましい。
【００７３】
図１２は、第一送液手段と第二送液手段を排出吸引動作させる際における、各流路を介して行われる排出吸引液量と各液保持部内の溶液の液面高さの推移の一例を示す説明図である。なお、全ての止水弁は常時開状態である。
第一送液手段２０１の排出動作が実施されると、第一送液手段の排出量Ｖ１０は流路２１１を介して第一液保持部１４１に排出される液量Ｖ１１と流路２１２を介して第二液保持部１４２に排出される液量Ｖ１２に分配される。一方、第一送液手段２０１と同期して第二送液手段２０２の吸引動作が実施されると、第二送液手段の吸引量Ｖ２０は流路２２１を介して第一液保持部１４１から吸引される液量Ｖ２１と流路２２２を介して第二液保持部１４２から吸引される液量Ｖ２２に分配される。
【００７４】
図１２に示した場合においては、流路２１１を介して第一液保持部１４１に排出される液量Ｖ１１と流路２２１を介して第一液保持部１４１から吸引される液量Ｖ２１が同量で、かつ流路２１２を介して第二液保持部１４２に排出される液量Ｖ１２と流路２２２を介して第二液保持部１４２から吸引される液量Ｖ２２が同量であるため、第一液保持部１４１内の溶液４０１の液面高さと第二液保持部１４２内の溶液４０２の液面高さを一定に保つことができる。
【００７５】
図１３は、第一送液手段と第二送液手段を排出吸引動作させる際における、各流路を介して行われる排出吸引液量と各液保持部内の溶液の液面高さの推移の他の一例を示す説明図である。なお、全ての止水弁は常時開状態である。
第一送液手段２０１の排出動作が実施されると、第一送液手段の排出量Ｖ１０は流路２１１を介して第一液保持部１４１に排出される液量Ｖ１１と流路２１２を介して第二液保持部１４２に排出される液量Ｖ１２に分配される。一方、第一送液手段２０１と同期して第二送液手段２０２の吸引動作が実施されると、第二送液手段の吸引量Ｖ２０は流路２２１を介して第一液保持部１４１から吸引される液量Ｖ２１と流路２２２を介して第二液保持部１４２から吸引される液量Ｖ２２に分配される。
【００７６】
図１３に示した場合では、第一送液手段２０１から流路２１１を介して第一液保持部１４１に排出される液量Ｖ１１と流路２１２を介して第二液保持部１４２に排出される液量Ｖ１２が異なる。かつ、第二送液手段２０２から流路２２１を介して第一液保持部１４１から吸引される液量Ｖ２１と流路２２２を介して第二液保持部１４２から吸引される液量Ｖ２２が異なる。このため、第一液保持部１４１内の溶液４０１の液面高さと第二液保持部１４２内の溶液４０２の液面高さを一定に保ったまま、第一液保持部１４１内の溶液４０１を撹拌する力と第二液保持部１４２内の溶液４０２を撹拌する力に差を生じさせることができる。
【００７７】
また、溶液に含まれる粒子の種類によって、送液手段の排出吸引動作による溶液の撹拌（粒子の分散）に必要な排出吸引量は異なるため、より強い撹拌力を要する粒子を含む溶液を送液手段による排出吸引量が多い方の液保持部に設定することが好ましい。
【００７８】
図１４は、本発明の液吐出装置の他の一例を示す平面図である。
図１４に示す液吐出装置５００は、２つの液吐出ヘッドと液保持部撹拌手段２００とを有する。第一液吐出ヘッド１０１は、溶液４０１を保持する第一液保持部１４１を有し、第一送液手段２０１とは流路２１１とで、また第二送液手段２０２とは流路２２１とで第一液保持部１４１と繋がっており、流路２１１には流量検出手段６１１が、流路２２１には流量検出手段６２１が設けられている。
一方、第二液吐出ヘッド１０２は、溶液４０２を保持する第二液保持部１４２を有し、第一送液手段２０１とは流路２１２とで、また第二送液手段２０２とは流路２２２とで第二液保持部１４２と繋がっている。流路２１２には流量検出手段６１２が、流路２２２には流量検出手段６２２が設けられている。
【００７９】
流量検出部としての各流量検出手段は常時、各流路を介して排出吸引される溶液量を検出し、その検出結果は第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２の制御部１６０にフィードバックされる。
流量検出手段としては、画像センサや超音波による流量計が好ましい。また、流路に質量式の流量検出器や容積式の流量検出器を配置する手段であっても構わない。
また、流量検出手段として画像センサを用いる場合は各流路の少なくとも流量検出範囲については透明になっていることが求められる。
【００８０】
図１４に示すような液吐出装置は、第一送液手段２０１及び第二送液手段２０２から各液保持部に排出吸引される液量が正確になるため、各液保持部内の溶液の液面高さを一定に保つことができる。
【００８１】
また、各流路のうち少なくとも一方の送液手段と繋がる流路に予め所定量の液を保持されるようにしてもよい。この場合、所定量については、液保持部内の溶液の撹拌（粒子の分散）のために各送液手段によって排出吸引される液量と同量以上に設定される。また、予め所定量の液が保持される流路は、先に液保持部への排出動作を行う送液手段側になる。先に液保持部からの吸引動作を行なう送液手段側の流路にも予め液が保持されていても構わないが、先に液保持部への排出動作を行う送液手段側の流路に保持される液量と比べて少量であることが好ましい。
【００８２】
また、第一送液手段及び第二送液手段によって各液保持部に排出吸引される溶液が止水弁を通過しないよう、予め流路に保持される液量と各送液手段によって排出吸引される液量が設定されてもよい。この場合、液保持部から止水弁までの流路の容量をＶｐ、予め流路に保持される液量をＶｒ、各送液手段によって排出吸引される液量をＶｅａとすると、次式、Ｖｐ≧Ｖｒ＋Ｖｅａ、が成立することが求められる。これにより、各液保持部に保持された溶液が異なっていても、各液保持部に保持された溶液が混合されてしまうことを防止することができる。
【００８３】
次に、初期の時点において液保持部の液面高さが基準よりも低下している場合について、当該液保持部の液面高さを基準まで回復させる手順を説明する。
【００８４】
図１５は、液保持部の液面高さが基準よりも低下している場合に、液保持部の液面高さを基準まで回復させる際における液面高さの推移の一例を示す説明図である。
図１５中の１では、液面検出手段により液保持部の液面高さが基準より低下していることを検出したとき、液保持部と繋がった流路のうち、先に排出動作を行なう側の流路に設けられた止水弁だけを開状態とする。また、残りの止水弁は閉状態として、第一送液手段及び第二送液手段の排出吸引動作を開始する。このとき、液面高さが基準より低下している液保持部に送液手段からの排出のみが行われるため、液保持部の液面高さは上昇する。
図１５中の２では、次に、液面検出手段により液保持部の液面高さが基準まで回復したことを検出したとき、第一送液手段及び第二送液手段の排出吸引動作中に閉状態であった止水弁を全て開状態に切り替える。このとき、各液保持部の液面高さは基準高さであり、以降は第一送液手段及び第二送液手段の排出吸引動作が同期して行われているため、液面高さは一定に保たれる。
【００８５】
次に、初期の時点において複数の液保持部の液面高さが基準よりも低下している場合について、当該液保持部の液面高さを基準まで回復させる手順を説明する。
【００８６】
図１６は、複数の液保持部の液面高さが基準よりも低下している場合に、液保持部の液面高さを基準まで回復させる際における液面高さの推移の一例を示す説明図である。
図１６中の１では、液面検出手段により複数の液保持部の液面高さが基準より低下していることを検出したとき、そのうちの１つの液保持部と繋がった流路のうち、先に排出動作を行う送液手段側の流路に設けられた止水弁だけを開状態とし、残りの止水弁は閉状態として第一送液手段及び第二送液手段の排出吸引動作を開始する。このとき、液面高さが基準より低下している１つ液保持部に送液手段からの排出のみが行われるため、液保持部の液面高さは上昇する。
図１６中の２では、液面検出手段により液保持部の液面高さが基準まで回復したことを検出したとき、液面高さが基準よりも低下している別の液保持部と繋がった流路のうち、排出動作中の送液手段側の流路に設けられた止水弁だけを開状態とし、残りの止水弁は閉状態となるよう切り替える。このとき、再び液面高さが基準より低下している液保持部に送液手段からの排出のみが行われるため、液保持部の液面高さは上昇する。
液面検出手段により全ての液保持部の液面高さが基準まで回復したことを検出したとき、閉状態の止水弁を全て開状態に切り替える。このとき、全ての液保持部の液面高さは基準高さであり、以降は第一送液手段及び第二送液手段の排出吸引動作が同期して行われているため、液面高さは一定に保たれる。
【００８７】
次に、初期の時点において複数の液保持部の液面高さが基準よりも低下している場合について、当該液保持部の液面高さを基準まで回復させる別の手順を説明する。
【００８８】
図１７は、複数の液保持部の液面高さが基準よりも低下している場合に、液保持部の液面高さを基準まで回復させる際における液面高さの推移の他の一例を示す説明図である。
図１７中の１では、液面検出手段により複数の液保持部の液面高さが基準より低下していることを検出したとき、当該液保持部と繋がった流路のうち、先に排出動作を行なう送液手段側の流路に設けられた止水弁を開状態とし、残りの止水弁は閉状態として第一送液手段及び第二送液手段の排出吸引動作を開始する。このとき、液面高さが基準より低下している液保持部に送液手段からの排出のみが行われるため、液保持部の液面高さは上昇する。
図１７中の２では、液面検出手段によりいずれかの液保持部の液面高さが基準まで回復したことを検出したとき、液面高さが基準まで回復した液保持部と繋がった流路に設けられた止水弁を閉状態に切り替える。このとき、依然として液面高さが基準より低下している液保持部に送液手段からの排出のみが行われるため、当該液保持部の液面高さは上昇する。
液面検出手段により全ての液保持部の液面高さが基準まで回復したことを検出したとき、閉状態の止水弁を全て開状態に切り替える。このとき、全ての液保持部の液面高さは基準高さであり、以降は第一送液手段及び第二送液手段の排出吸引動作が同期して行われているため、液面高さは一定に保たれる。
【００８９】
次に、初期の時点において液保持部の液面高さが基準よりも低下している場合について、当該液保持部の液面高さを基準まで回復させる手順を説明する。なお、装置は図１０と同様である。
【００９０】
図１８は、液保持部の液面高さが基準よりも低下している場合に、液保持部の液面高さを基準まで回復させる際における液面高さの推移の他の一例を示す説明図である。
図１８中の１では、液面検出手段により液保持部の液面高さが基準より低下していることを検出したとき、液面高さが基準高さにある液保持部と繋がった流路のうち、先に吸引動作を行なう側の流路に設けられた止水弁だけを閉状態とし、残りの止水弁は開状態として第一送液手段もしくは第二送液手段の排出動作のみを開始する。このとき、液面高さが基準より低下している液保持部に送液手段からの排出のみが行われるため、液保持部の液面高さは上昇する。
図１８中の２では、液面検出手段により液保持部の液面高さが基準まで回復したことを検出したとき、第一送液手段もしくは第二送液手段の吸引動作を開始し、閉状態であった止水弁を全て開状態に切り替える。このとき、各液保持部の液面高さは基準高さであり、以降は第一送液手段及び第二送液手段の排出吸引動作が同期して行われているため、液面高さは一定に保たれる。
【００９１】
次に、初期の時点において液保持部の液面高さが基準よりも低下している場合について、当該液保持部の液面高さを基準まで回復させる手順を説明する。なお、装置は図１０と同様である。
【００９２】
図１９は、液保持部の液面高さが基準よりも低下している場合に、液保持部の液面高さを基準まで回復させる際における液面高さの推移の他の一例を示す説明図である。
図１９中の１では、液面検出手段により液保持部の液面高さが基準より低下していることを検出したとき、液面高さが基準高さにある液保持部と繋がった流路に設けられた止水弁を閉状態とし、残りの止水弁は開状態として第一送液手段及び第二送液手段の排出吸引動作を開始する。また、第一送液手段もしくは第二送液手段による排出量はもう一方の送液手段の吸引量よりも多くなるよう設定される。このとき、液面高さが基準より低下している液保持部は送液手段による排出吸引動作が行われるが、排出量の方が多いため、液保持部の液面高さは上昇する。
図１９中の２では、液面検出手段により液保持部の液面高さが基準まで回復したことを検出したとき、第一送液手段もしくは第二送液手段の吸引動作を開始し、閉状態であった止水弁を全て開状態に切り替える。このとき、各液保持部の液面高さは基準高さであり、以降は第一送液手段及び第二送液手段の排出吸引動作が同期して行われているため、液面高さは一定に保たれる。
【００９３】
（分注装置）
分注装置としては、本発明の液吐出装置１００と、液吐出装置１００が吐出した液を収容する被着対象物とを有し、更に必要に応じて制御部、その他の手段を有してもよい。
【００９４】
＜被着対象物＞
被着対象物は、液吐出装置の液吐出ヘッドから吐出された液滴が着滴する複数の凹部が形成された部材である。
被着対象物としては、吐出された液滴が付着することができれば、その材質、形状、大きさ、構造などについて特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
被着対象物の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、半導体、セラミックス、金属、ガラス、石英ガラス、プラスチックスなどで形成されたものが好適に挙げられる。
被着対象物の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、板状、プレート状などが好ましい。
被着対象物の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単層構造であっても複数層構造であっても構わない。
被着対象物に設ける凹部の数は、複数であり、２つ以上が好ましく、５つ以上がより好ましく、５０以上が更に好ましい。
【００９５】
その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００９６】
本発明の分注装置は、本発明の液吐出装置を有しているので、溶液を細胞懸濁液とすると、再生医療、医薬、化粧品、化学物質の安全性や効能の評価などの各種分野に幅広く用いることができるウェルの形成に好適に用いられる。
【００９７】
以上説明したように、本発明の液吐出ヘッドは、吐出口と、吐出口から吐出する液を保持する液保持部と、液保持部が保持する液を吐出口から吐出させる変位部と、を備える液吐出手段を有する。また、この液吐出ヘッドは、液吐出手段における液保持部に液を流通可能にそれぞれ接続され、液を貯留する一対の液貯留部と、一対の液貯留部にそれぞれ接続され、液貯留部と液保持部との間で液を移送させる一対の液移送部と、を有する。さらに、この液吐出ヘッドは、液移送部と液貯留部との間の流路にそれぞれ配置され、流路を開閉する一対の開閉部を有することにより、液の移送をより確実に行うことができるため、液保持部内の液面高さを一定にしやすくなり、吐出を安定させることができる。
【００９８】
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞  吐出口と、
前記吐出口から吐出する液を保持する液保持部と、
前記液保持部が保持する前記液を前記吐出口から吐出させる変位部と、
を備える液吐出手段を有する液吐出ヘッドであって、
前記液吐出手段における前記液保持部に前記液を流通可能にそれぞれ接続され、前記液を貯留する一対の液貯留部と、
前記一対の液貯留部にそれぞれ接続され、前記液貯留部と前記液保持部との間で前記液を移送させる一対の液移送部と、
前記液移送部と前記液貯留部との間の流路にそれぞれ配置され、前記流路を開閉する一対の開閉部と、
を有することを特徴とする液吐出ヘッドである。
＜２＞  前記液吐出手段が、前記液保持部内の液面高さを検出する液面検出部を更に有し、
前記液面検出部による前記液面高さの検出結果に基づいて前記一対の開閉部の開閉を制御する前記＜１＞に記載の液吐出ヘッドである。
＜３＞  前記一対の液移送部が、一方の前記液貯留部で貯留されている前記液を前記液保持部に移送させるとともに、前記液保持部から他方の前記液貯留部に前記液を移送させる前記＜１＞又は＜２＞に記載の液吐出ヘッドである。
＜４＞  前記液保持部内の液面高さが一定になるように、前記一対の液移送部及び前記一対の開閉部の少なくともいずれかを制御する制御部を更に有する前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の液吐出ヘッドである。
＜５＞  前記液吐出手段を複数備え、
複数の前記液吐出手段と同数であって、一方の前記液貯留部の複数がそれぞれ一方の前記液移送部に接続され、他方の前記液貯留部の複数がそれぞれ他方の前記液移送部に接続されている前記一対の液貯留部と、
前記一対の液貯留部と同数の前記一対の開閉部と、
を有し、
前記一対の液移送部、及び、前記一対の液貯留部と同数の前記一対の開閉部の制御により、複数の前記液吐出手段のうち少なくともいずれかの前記液保持部の前記液を選択的に移送させる前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の液吐出ヘッドである。
＜６＞  少なくともいずれかの前記液保持部で移送させる前記液の量を、他の前記液保持部で移送させる前記液の量と異なるように制御を行う前記＜５＞に記載の液吐出ヘッドである。
＜７＞  前記液貯留部における前記液の前記流量を検出する流量検出部を更に有し、
前記流量検出部の検出結果に基づき、前記一対の液移送部及び前記一対の開閉部の少なくともいずれかを制御する前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の液吐出ヘッドである。
＜８＞  前記一対の液貯留部の少なくともいずれかに前記液が予め貯留されている前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の液吐出ヘッドである。
＜９＞  前記液保持部内の前記液の液量が所定の値より少ない場合には、
前記一対の液貯留部の少なくともいずれかから前記液保持部に前記液を移送させる制御を行う前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の液吐出ヘッドである。
＜１０＞  前記開閉部よりも前記液移送部側に前記液が移送されないように制御を行う前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の液吐出ヘッドである。
＜１１＞  前記液が粒子を含有する前記＜１＞から＜１０＞のいずれかに記載の液吐出ヘッドである。
＜１２＞  前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載の液吐出ヘッドを有することを特徴とする液吐出装置である。
＜１３＞  前記＜１２＞に記載の液吐出装置と、
前記液吐出装置が吐出した液を収容する被着対象物と、
を有することを特徴とする分注装置である。
＜１４＞  液を吐出可能な液吐出方法であって、
吐出口と、
前記吐出口から吐出する液を保持する液保持部と、
前記液保持部が保持する液を前記吐出口から吐出させる変位部と、
を備える液吐出手段を用いて、
前記液吐出手段における前記液保持部に前記液を流通可能にそれぞれ接続され、前記液を貯留する一対の液貯留部により、前記液を貯留する液貯留工程と、
前記一対の液貯留部にそれぞれ接続され、前記液貯留部と前記液保持部との間で前記液を移送する一対の液移送部により、前記液貯留部と前記液保持部との間で前記液をそれぞれ移送する液移送工程と、
前記液移送部と前記液貯留部との間の流路にそれぞれ配置され、前記流路を開閉する一対の開閉部により、前記流路を開閉する開閉工程と、
を含むことを特徴とする液吐出方法である。
＜１５＞  前記液吐出手段が、前記液保持部内の液面高さを検出する液面検出部を更に有し、
前記液面検出部による前記液面高さの検出結果に基づいて前記一対の開閉部の開閉を制御する前記＜１４＞に記載の液吐出方法である。
＜１６＞  前記液移送工程において、前記一対の液移送部により、一方の前記液貯留部で貯留されている前記液を前記液保持部に移送させるとともに、前記液保持部から他方の前記液貯留部に前記液を移送させる前記＜１４＞又は＜１５＞に記載の液吐出方法である。
＜１７＞  前記液保持部内の液面高さが一定になるように、前記一対の液移送部及び前記一対の開閉部の少なくともいずれかを制御する制御工程を更に含む前記＜１４＞から＜６＞のいずれかに記載の液吐出方法である。
＜１８＞  前記液吐出手段を複数備え、
複数の前記液吐出手段と同数であって、一方の前記液貯留部の複数がそれぞれ一方の前記液移送部に接続され、他方の前記液貯留部の複数がそれぞれ他方の前記液移送部に接続されている前記一対の液貯留部と、
前記一対の液貯留部と同数の前記一対の開閉部と、
を有し、
前記液移送工程及び前記開閉工程において、前記一対の液移送部、及び、前記一対の液貯留部と同数の前記一対の開閉部の制御により、複数の前記液吐出手段のうち少なくともいずれかの前記液保持部の前記液を選択的に移送させる前記＜１４＞から＜１７＞のいずれかに記載の液吐出方法である。
＜１９＞  前記液移送工程において、少なくともいずれかの前記液保持部で移送させる前記液の量を、他の前記液保持部で移送させる前記液の量と異なるように制御を行う前記＜１８＞に記載の液吐出方法である。
＜２０＞  前記液貯留部における前記液の前記流量を検出する流量検出部を更に有し、
前記流量検出部の検出結果に基づき、前記一対の液移送部及び前記一対の開閉部の少なくともいずれかを制御する前記＜１４＞から＜１９＞のいずれかに記載の液吐出方法である。
【００９９】
前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載の液吐出ヘッド、前記＜１２＞に記載の液吐出装置、前記＜１３＞に記載の分注装置、前記＜１４＞から＜２０＞のいずれかに記載の液吐出方法によると、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１００】
【特許文献１】特開２０１６−１１６４８９号公報
【符号の説明】
【０１０１】
１００    液吐出ヘッド
１１０    ノズルプレート
１２０    吐出口
１３０    振動部材（変位部）
１４０    液保持部
１５０    駆動部
１６０    制御部
２００    液保持部撹拌手段（一対の液移送部）
２０１    第一送液手段
２０２    第二送液手段
２１０、２２０    流路（一対の液貯留部）
３１０、３２０    止水弁（一対の開閉部）
４００    溶液（液）
４１０    粒子
４２０    液滴
５００    液吐出装置
６００    液面検出手段（液面検出部）
６１１、６２１    流量検出手段（流量検出部）
【図１】
2020103191.tif 000003
【図２】
2020103191.tif 000004
【図３】
2020103191.tif 000005
【図４Ａ】
2020103191.tif 000006
【図４Ｂ】
2020103191.tif 000007
【図４Ｃ】
2020103191.tif 000008
【図５Ａ】
2020103191.tif 000009
【図５Ｂ】
2020103191.tif 000010
【図５Ｃ】
2020103191.tif 000011
【図６】
2020103191.tif 000012
【図７】
2020103191.tif 000013
【図８Ａ】
2020103191.tif 000014
【図８Ｂ】
2020103191.tif 000015
【図８Ｃ】
2020103191.tif 000016
【図８Ｄ】
2020103191.tif 000017
【図９】
2020103191.tif 000018
【図１０】
2020103191.tif 000019
【図１１】
2020103191.tif 000020
【図１２】
2020103191.tif 000021
【図１３】
2020103191.tif 000022
【図１４】
2020103191.tif 000023
【図１５】
2020103191.tif 000024
【図１６】
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【図１７】
2020103191.tif 000026
【図１８】
2020103191.tif 000027
【図１９】
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