(57)【要約】    【課題】  使用する液体の種類に関わらず、吐出終了まで安定した吐出動作を行うことが可能な液滴吐出装置の提供。    【解決手段】  外部に通じる連通穴２を有し、吐出する液体６を収容するための液体収容部４と、液体収容部４から供給される液体６を外部に吐出する吐出手段８と、連通穴２に設けられ、連通穴２を通じて流入する外気の量を調節することにより液体収容部４内の圧力を安定化させる圧力安定化手段１０とを含む液滴吐出装置１により上記課題を解決する。【選択図】    図２
2006043939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に通じる連通穴を有し、吐出する液体を収容するための液体収容部と、
前記液体収容部から供給される前記液体を外部に吐出する吐出手段と、
前記連通穴に設けられ、当該連通穴を通じて流入する外気の量を調節することにより前記液体収容部内の圧力を安定化させる圧力安定化手段と、
を含むことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
外部に通じる連通穴を有し、吐出する液体を収容するための液体収容部と、
前記液体収容部から供給される前記液体を外部に吐出する吐出手段と、
前記連通穴を塞ぐためのフィルタと、
を備え、
前記フィルタが、前記液体収容部内に所定値以上の負圧がかかると外気を取り込むことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
前記フィルタが、撥液性を有する、請求項２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記フィルタに、撥油性を有する、請求項２又は請求項３に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記フィルタが、ポリ四フッ化エチレンから構成される、請求項２〜４のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置に関し、詳しくは、吐出終了まで安定して液体を吐出可能な液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を外部に吐出するためのヘッド部と、このヘッド部に供給する液体を収容する液体収容部とを備える液滴吐出装置では、ヘッド部の吐出口から液体が漏れるのを防止するために、一般に、液滴吐出装置に液体を装置内に戻す圧力（負圧）を生じさせる機構が設けられている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ブチルゴムからなるインク袋をインクを収容する収容部として使用し、液滴吐出時に一旦収縮したインク袋が元の形状に戻ろうとするゴムの復元力を利用して装置内に負圧を生じさせる例が開示されている。
【特許文献１】特開平７−２３２４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、液滴吐出装置を利用した液滴の吐出技術は、その優れた制御性、利便性等の観点から、インクの吐出だけではなく、マイクロアレイの製造方法、金属配線の形成、殺虫剤の散布方法といった種々の分野への応用も検討されている。
【０００５】
このような状況下、吐出液体として、例えば、水系以外の有機系の液体を吐出したい場合も生じる。しかしながら、上記文献記載の機構を利用しようとした場合、インク袋を構成する材料が使用する液体の種類により制限されるため、材料の加工上の制約からインク袋の厚さが制限される場合がある。インク袋の厚さを所定の薄さにすることができないと、液体収容部内の液体の残存量が少なくなった場合、液体収容部内の負圧が高まるので、吐出液滴の液滴径が小さくなり、吐出終了まで安定した吐出動作を行うことが困難となる場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、使用する液体の種類に関わらず、吐出終了まで安定した吐出動作を行うことが可能な液滴吐出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決すべく、外部に通じる連通穴を有し、吐出する液体を収容するための液体収容部と、前記液体収容部から供給される前記液体を外部に吐出する吐出手段と、前記連通穴に設けられ、当該連通穴を通じて流入する外気の量を調節することにより前記液体収容部内の圧力を安定化させる圧力安定化手段と、を含む液滴吐出装置を提供するものである。
【０００８】
かかる構成によれば、液体収容部内の圧力の調節を外気の流入量を調節することにより行っているので、液体収容部を構成する材料に依らずに液体収容部内の負圧を安定化することが可能となる。また、負圧の発生機構が液体収容部の構造により制約を受けないので、ほぼ吐出終了まで安定した吐出を行うことが可能となる。
【０００９】
より具体的には、本発明は、外部に通じる連通穴を有し、吐出する液体を収容するための液体収容部と、前記液体収容部から供給される前記液体を外部に吐出する吐出手段と、前記連通穴を塞ぐためのフィルタと、を備え、前記フィルタが、前記液体収容部内に所定値以上の負圧がかかると外気を取り込む液滴吐出装置である。
【００１０】
これによれば、液体収容部内に所定圧以上の負圧がかかると外気を取り込むことが可能なフィルタを利用することにより、液体収容部内の内圧を調節しているので、比較的単純な構成で、ほぼ吐出終了まで安定した吐出を行うことが可能となる。
【００１１】
好ましくは、前記フィルタが、撥液性を有する。液体収容部内の液体がフィルタに触れる虞があるので、液体に影響を受けない材料から構成されていることが好ましい。
【００１２】
好ましくは、前記フィルタに、撥油性を有する。撥油性を有するフィルタを利用することにより、液体収容部内の液体が親油性の材料を含む場合に、材料がフィルタに付着することによるフィルタの目詰まりを防止することが可能となるので、負圧を一定に保つことが可能となる。
【００１３】
好ましくは、前記フィルタが、ポリ四フッ化エチレンから構成される。これによれば、撥水性及び撥油性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本実施形態の液滴吐出装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の液滴吐出装置を説明するための図である。
本実施形態の液滴吐出装置１は、外部に通じる連通穴２を有し、吐出する液体を収容するためのタンク４と、タンク４から供給される液体６を外部に吐出するヘッド部８と、連通穴２を塞ぐためのメンブランフィルタ１０と、を備えている。
【００１５】
タンク（液体収容部）４は、ヘッド部８より吐出するための液体６を収容するためのものである。液滴吐出装置１の内部は負圧（例：０．５ｋＰａ）に保たれており、これによりヘッド部８の図示しない吐出口（ノズル孔）から液体が外部に漏れるのを防止している。タンク４の上部近傍には、外気を取り込み可能な外部に通じる連通穴２（例：タンク容積が６ｃｃの場合において、連通穴の直径３ｍｍ）が設けられている。また、タンク４の下部近傍には、ヘッド部８を取り付けるための開口部１２が形成されている。タンク４は、剛性を有することが好ましい。これにより、後述するようにメンブランフィルタ１０及び連通穴２を介して、所定の場合にのみ外気をタンク４内に取り込み可能となる。また、タンク４を構成する材料は、使用する液体６の種類に応じて適宜選択される。例えば、液体６として有機溶剤を含むものを用いる場合には、耐薬品性が高い材料であることが好ましく、具体的には、アクリル樹脂やポリテトラフルオロエチレン（ポリ四フッ化エチレン）等が好適に用いられる。なお、タンク４内に収容する液体６としては、特に限定するものではなく、例えば、インク、生体試料含有溶液等の水系の溶媒を多く含むもののみならず、昆虫のフェロモン等の有機系の液体を含むものであってもよい。
【００１６】
メンブランフィルタ（圧力安定化手段）１０は、連通穴２に設けられ、連通穴２を通じてタンク４内に流入する外気の量を調節するためのものである。具体的には、メンブランフィルタ１０は、タンク４内に所定値以上の負圧がかかると外気を取り込むものであることが好ましい。メンブランフィルタ１０が、気体を通過させる限界圧力は、主にメンブランフィルタ１０の孔径及び膜厚により定まる。メンブランフィルタ１０の孔径は、本発明の目的を達成し得る限り、特に限定するものではないが、例えば０．４５〜３．０μｍ、好ましくは２．０〜３．０μｍである。また、膜厚についても、特に限定するものではないが、例えば２５〜３００μｍ、好ましくは５０〜１００μｍである。孔径及び膜厚がこのような範囲内にあれば、タンク４内の負圧を調整するのに好適に使用し得る。また、メンブランフィルタ１０を構成する材料としては、タンク４内の液体が付着する虞のあることから、撥液性を有するものであることが好ましい。また、親油性を持つ成分によるフィルタの目詰まりを防止するという観点からは、撥油性を有するものであることが好ましい。このような材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。ここで、本発明で用いられるメンブランフィルタ１０の一例を具体的に示すと、例えば、平均孔径３μｍ、膜厚５０μｍのポリテトラフルオロエチレン製の膜等が挙げられる。メンブランフィルタ１０の取り付け位置は、図１（ａ）に示すように、連通穴２の上部を覆うように設けられる。但し、これに限らず、例えば、図１（ｂ）に示すように、連通穴２に嵌め込む形で設けられていてもよい。
【００１７】
ヘッド部（吐出手段）８は、タンク４から供給される液体を外部に吐出するためのものである。ヘッド部８の駆動方式としては、特に限定するものではなく、静電駆動方式、圧電駆動（ピエゾ）方式又はサーマルインクジェット方式のいずれであってもよい。静電駆動方式は、比較的に構造が簡単で、溶液の吐出量が安定しており、熱を用いないので熱の影響を受け易い生体分子等の物質の吐出に好適である。また、装置の小型化、低消費電力化を実現することができる。ヘッド部８は、タンク４内の液体を略全部消費可能なように、タンク４の下部近傍、好ましくは底面に形成されていることが望ましい。なお、図１において、ヘッド部８はタンク４の開口部１２に嵌め込まれる形態となっているが、これに限定されず、開口部１２の代わりに、タンク４の底面にヘッド部８への液体供給口を設け、液体供給口の外側に取り付ける形態としてもよい。
【００１８】
以下、本実施形態の液滴吐出装置の動作について説明する。
図２は、本実施形態の液滴吐出装置の動作を説明するための図である。本実施形態で用いられるメンブランフィルタ１０が気体を通過させるために、Ｐ0の圧力が必要な場合、タンク４内の負圧Ｐが下記式（１）
｜Ｐ｜≦Ｐ0        ・・・（１）
の関係にある場合には、外気はタンク４内に流入し得ないので、タンク４内の負圧Ｐは一定に保たれる（図２（ａ）参照）。
【００１９】
タンク４内の液体の使用量が少ない間は負圧Ｐはほぼ変化しないと考えられるため、この関係が保たれる。しかし、タンク４内の液体の消費量が増えてくると負圧Ｐの変化が大きくなり、下記式（２）
｜Ｐ｜＞Ｐ0        ・・・（２）
のような関係になると、外気はメンブランフィルタ１０を通過してタンク４内に流入する。これにより、タンク４内に過剰な負圧Ｐがかかることを回避することが可能となる。タンク４内に外気が流入すると、再び、負圧Ｐは緩和され、上記式（１）のような関係に戻る。
【００２０】
このような動作を繰り返すことにより、タンク内４の圧力を所定の範囲内に収めることが可能となる。したがって、メンブランフィルタ１０としては、タンク内４の圧力Ｐの絶対値とメンブランフィルタ１０の限界圧力（気体を透過するために必要な最低圧力）との差が、例えば０．１〜２．０ｋＰａ、好ましくは０．５〜１．５ｋＰａとなるようなものを選択することが好ましい。
【００２１】
本実施形態によれば、タンク４内の圧力の調節を、メンブランフィルタ１０を用いることにより外気の流入量を調節することで行っているので、タンク４を構成する材料に依らずにタンク４内の負圧を安定化することが可能となる。また、負圧の発生機構がタンク４の構造により制約を受けないので、ほぼ吐出終了まで安定した吐出を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１（ａ）は、本実施形態の液滴吐出装置を説明するための図である。図１（ｂ）は、メンブランフィルタの取り付け位置の他の態様を説明するための図である。
【図２】図２は、本実施形態の液邸吐出装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２３】
１・・・液滴吐出装置、４・・・タンク、６・・・液体、８・・・ヘッド部、１０・・・メンブランフィルタ、１２・・・開口部
【図１】
2006043939.tif 000003
【図２】
2006043939.tif 000004