(57)【要約】【課題】吐出口からの流体の漏洩を抑制できる技術を提供する。【解決手段】流体吐出装置は、流体を収容している収容室と、前記流体を吐出する吐出口と、前記吐出口に対向する先端部が前記吐出口に最も近づく第１位置と、前記先端部が前記吐出口から離れた第２位置と、の間を往復移動し、前記流体を前記吐出口から押し出す移動体と、前記収容室に前記流体を流入させる流入口と、を備える。前記流入口は、前記移動体に対して前記移動方向に交差する交差方向に離れた位置に位置している。前記移動体は、前記交差方向に突出し、前記移動体の移動に応じて変位する弁部を有する。前記弁部は、前記移動体が前記第１位置に位置するときには、前記流入口の少なくとも一部を閉塞する状態と、前記移動方向において前記流入口と前記吐出口との間に位置する状態と、のうちの少なくとも一方の状態をとる。【選択図】図１
2018103140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体吐出装置であって、
流体を収容している収容室と、
前記収容室に設けられ、前記収容室の外部から前記収容室に前記流体を流入させる流入口と、
前記収容室に設けられ、前記収容室の前記流体を吐出する吐出口と、
前記収容室内において、前記吐出口に対向する先端部を有し、前記先端部が前記吐出口に最も近づく第１位置と、前記先端部が前記吐出口から離れた第２位置と、の間を往復移動し、前記第２位置から前記第１位置に向かって移動することによって前記流体を前記吐出口から押し出す移動体と、
を備え、
前記流入口は、前記移動体に対して、前記移動体の移動方向に交差する交差方向に位置しており、
前記移動体は、前記交差方向に突出し、前記移動体の移動に応じて変位する弁部を有しており、
前記弁部は、前記移動体が前記第１位置に位置するときには、前記流入口の少なくとも一部を閉塞する状態と、前記移動方向において前記流入口と前記吐出口との間に位置する状態と、のうちの少なくとも一方の状態をとる位置に位置し、前記移動体が前記第２位置に位置するときには、前記移動方向において、前記流入口に対して前記吐出口とは反対側に位置する、流体吐出装置。
【請求項２】
請求項１記載の流体吐出装置であって、
前記弁部は、前記流入口に向かって局所的に突出し、前記移動体が前記第１位置に位置するときに前記流入口に面して閉塞する突出部を有する、流体吐出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の流体吐出装置であって、
前記弁部は、前記収容室内において前記弁部よりも前記吐出口側に位置する第１領域の前記流体を、前記弁部を挟んで前記第１領域とは反対側に位置する第２領域へと誘導する誘導部を有する、流体吐出装置。
【請求項４】
請求項３記載の流体吐出装置であって、
前記誘導部は、前記第１領域と前記第２領域とを接続する溝部を含む、流体吐出装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４記載の流体吐出装置であって、
前記誘導部は、前記第１領域と前記第２領域とを含む貫通孔を含む、流体吐出装置。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の流体吐出装置であって、
前記誘導部は、前記第１領域に面し、前記交差方向における前記弁部の端部に近い部位ほど、前記移動方向において前記第２領域側に位置する傾斜面を含む、流体吐出装置。
【請求項７】
請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の流体吐出装置であって、
前記収容室の内壁面は、前記移動方向に沿って見たときに、前記移動体を囲むように湾曲しており、
前記弁部は、前記内壁面に対向する平面状の側壁面である平側面を有し、
前記誘導部は、前記内壁面と前記平側面との間の隙間として形成されている、流体吐出装置。
【請求項８】
請求項１記載の流体吐出装置であって、
前記弁部は、前記移動方向に沿って見たときに、前記移動体の周囲を囲むように形成されており、
前記収容室には、前記移動方向に沿って見たときに、前記吐出口を囲み、前記移動体が前記第１位置に移動したときに、前記第１位置から前記第２位置に向かう方向に、前記弁部に当接して、前記流入口から前記吐出口への前記流体の流れを遮断する弁座部が設けられ、
前記移動体の前記先端部は、前記移動体が前記第１位置に位置するときに、前記吐出口から離間している、流体吐出装置。
【請求項９】
請求項８記載の流体吐出装置であって、
前記流入口は、前記弁部が前記弁座部に当接したときに、前記弁部によって閉塞される位置に設けられている、流体吐出装置。
【請求項１０】
請求項９記載の流体吐出装置であって、
前記収容室は、さらに、前記吐出口から前記交差方向に離れた位置に、前記収容室の外部に前記流体が流出する流出口を有し、
前記流出口は、前記弁部が前記弁座部に当接したときに、前記弁部によって閉塞される位置に設けられている、流体吐出装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の流体吐出装置であって、
前記流入口および前記流出口は、前記弁座部において、前記弁部に向かって開口しており、前記弁部が前記弁座部に当接したときに前記弁部によって閉塞される、流体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吐出口から流体を吐出する種々の流体吐出装置が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、収容室である液室において、移動体であるプランジャーロッドを往復移動させることによって、吐出口である液室出口から液体を押し出して、液滴として吐出させるジェット式吐出装置が開示されている。特許文献１のような移動体のピストン運動を用いた流体の吐出機構は、インクを吐出して印刷物を作製するインクジェットプリンターや、液体材料を吐出して立体物を造形する３Ｄプリンターに適用される場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００８／１４６４６４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１のような流体の吐出機構においては、通常、移動体の先端部と吐出口の周縁部とを接触させて、吐出口を閉塞して、吐出口からの流体の漏洩を抑制する。こうした構成においては、一般に、流体が収容室に高圧力で収容されているため、移動体の先端部と吐出口の周縁部との間に隙間が生じていると、たとえ、それが１μｍ程度の微小な隙間であったとしても、当該隙間から、流体が漏洩してしまう場合がある。吐出対象である流体に粉末などが含有されている場合には、移動体の先端部と吐出口の周縁部との間に、当該粉末が入り込んでしまうことにより、前述したような隙間が生じてしまう可能性が高まってしまう。吐出口からの流体の漏洩は、流体の浪費につながる。また、吐出対象である流体が、例えば、液体や粘性の高い粒度性材料などである場合には、吐出口から漏洩した流体が、吐出口の周縁部に付着して、次の流体の吐出に悪影響をもたらし、吐出不良の発生原因となる場合もある。
【０００５】
このように、流体吐出装置の技術分野においては、そうした吐出口からの流体の漏洩を抑制する技術について、依然として改良の余地がある。こうした課題は、流体吐出装置の一態様であるディスペンサーや、インクジェットプリンター、３Ｄプリンターに共通する課題である。特に、３Ｄプリンターにおいては、一般に、粉末材料を含む粘度が高い液体材料が用いられることもあり、収容室により大きな圧力を発生させることや、吐出口からの液体材料の漏洩を抑制することについての要望が大きい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００７】
［１］本発明の一形態によれば、流体吐出装置が提供される。この流体吐出装置は、収容室と、流入口と、吐出口と、移動体と、を備える。前記収容室は、流体を収容している。前記流入口は、前記収容室に設けられ、前記収容室の外部から前記収容室に前記流体を流入させる。前記吐出口は、前記収容室に設けられ、前記収容室の前記流体を吐出する。前記移動体は、前記収容室内において、前記吐出口に対向する先端部を有する。前記移動体は、前記先端部が前記吐出口に最も近づく第１位置と、前記先端部が前記吐出口から離れた第２位置と、の間を往復移動する。前記移動体は、前記第２位置から前記第１位置に向かって移動することによって前記流体を前記吐出口から押し出す。前記流入口は、前記移動体に対して、前記移動体の移動方向に交差する交差方向に位置している。前記移動体は、前記交差方向に突出し、前記移動体の移動に応じて変位する弁部を有する。前記弁部は、前記移動体が前記第１位置に位置するときには、前記流入口の少なくとも一部を閉塞する状態と、前記移動方向において前記流入口と前記吐出口との間に位置する状態と、のうちの少なくとも一方をとる位置に位置し、前記移動体が前記第２位置に位置するときには、前記移動方向において、前記流入口に対して前記吐出口とは反対側に位置する。
この形態の流体吐出装置によれば、移動体が第１位置に位置するときに、弁部によって、流入口から吐出口へと向かう流体の流れが抑制されるため、吐出口へと流れる流体の量を低減でき、吐出口からの流体の漏洩が抑制される。
【０００８】
［２］上記形態の流体吐出装置において、前記弁部は、前記流入口に向かって局所的に突出し、前記移動体が前記第１位置に位置するときに前記流入口に面して閉塞する突出部を有してよい。
この形態の流体吐出装置によれば、移動体が第１位置に位置するときに、弁部に設けられた突出部によって、流入口を閉塞でき、吐出口からの流体の漏洩を抑制できる。
【０００９】
［３］上記形態の流体吐出装置において、前記弁部は、前記収容室内の前記弁部よりも前記吐出口側に位置する第１領域の前記流体を、前記弁部を挟んで前記第１領域とは反対側に位置する第２領域へと誘導する誘導部を有してよい。
この形態の流体吐出装置によれば、誘導部によって、移動体が吐出口に向かって移動するときの移動抵抗を軽減することができ、収容室内における移動体の移動を円滑化することができる。
【００１０】
［４］上記形態の流体吐出装置において、前記誘導部は、前記第１領域と前記第２領域とを接続する溝部を含んでよい。
この形態の流体吐出装置によれば、溝部が流体の流路として機能するため、移動体の移動抵抗を軽減することができる。また、溝部の分だけ移動体を軽量化することができる。
【００１１】
［５］上記形態の流体吐出装置において、前記誘導部は、前記第１領域と前記第２領域とを含む貫通孔を含んでよい。
この形態の流体吐出装置によれば、貫通孔が流体の流路として機能するため、移動体の移動抵抗を軽減することができる。また、貫通孔の分だけ、移動体を軽量化することができる。
【００１２】
［６］上記形態の流体吐出装置において、前記誘導部は、前記第１領域に面し、前記交差方向における前記弁部の端部に近い部位ほど、前記移動方向において前記第２領域側に位置する傾斜面を含んでよい。
この形態の流体吐出装置によれば、傾斜面によって、移動体の移動抵抗を軽減することができる。
【００１３】
［７］上記形態の流体吐出装置において、前記収容室の内壁面は、前記移動方向に沿って見たときに、前記移動体を囲むように湾曲しており、前記弁部は、前記内壁面に対向する平面状の側壁面である平側面を有し、前記誘導部は、前記内壁面と前記平側面との間の隙間として形成されてよい。
この形態の流体吐出装置によれば、弁部の平側面と収容室の内壁面との間に流体の逃げ部となる隙間が形成されるため、移動体の移動抵抗を軽減することができる。
【００１４】
［８］上記形態の流体吐出装置において、前記弁部は、前記移動方向に沿って見たときに、前記移動体の周囲を囲むように形成されており、前記収容室には、前記移動方向に沿って見たときに、前記吐出口を囲み、前記移動体が前記第１位置に移動したときに、前記第１位置から前記第２位置に向かう方向に、前記弁部に当接して、前記流入口から前記吐出口への前記流体の流れを遮断する弁座部が設けられ、前記移動体の前記先端部は、前記移動体が前記第１位置に位置するときに、前記吐出口から離間していてよい。
この形態の流体吐出装置によれば、移動体が第１位置に位置するときに、弁部が弁座部と当接することによって、吐出口への流体の流れが遮断されるため、吐出口からの流体の漏洩が抑制される。また、移動体の先端部が吐出口の周縁部に接触することが抑制されるため、移動体の接触による吐出口の変形や損傷が抑制される。
【００１５】
［９］上記形態の流体吐出装置において、前記流入口は、前記弁部が前記弁座部に当接したときに、前記弁部によって閉塞される位置に設けられてよい。
この形態の流体吐出装置によれば、弁部と弁座部との当接によって、吐出口への流体の流れが遮断されるとともに、流入口が弁部によって閉塞される。よって、吐出口からの流体の漏洩が、さらに抑制される。
【００１６】
［１０］上記形態の流体吐出装置において、前記収容室は、さらに、前記吐出口から前記交差方向に離れた位置に、前記収容室の外部に前記流体が流出する流出口を有し、前記流出口は、前記弁部が前記弁座部に当接したときに、前記弁部によって閉塞される位置に設けられてよい。
この形態の流体吐出装置によれば、収容室内において、流入口から流出口へと流体を流すことによって、収容室内における流体の滞留による流体の性状の変化が抑制される。また、移動体が第１位置に位置するときに、弁部によって流出口が閉塞され、流出口から無駄に流体が流出してしまうことが抑制される。
【００１７】
［１１］上記形態の流体吐出装置において、前記流入口および前記流出口は、前記弁座部において、前記弁部に向かって開口しており、前記弁部が前記弁座部に当接したときに前記弁部によって閉塞されてよい。
この形態の流体吐出装置によれば、弁部による流入口および流出口の閉塞性が高められる。
【００１８】
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。
【００１９】
本発明は、流体吐出装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、流体を吐出するヘッドやディスペンサー、流体の吐出機構、流体材料を吐出して立体物を作製する立体物造形装置、インクを吐出して画像を形成する画像形成装置等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の流体吐出装置の構成を示す概略図。
【図２Ａ】吐出部における吐出工程を示す第１の概略図。
【図２Ｂ】吐出部における吐出工程を示す第２の概略図。
【図２Ｃ】吐出部における吐出工程を示す第３の概略図。
【図２Ｄ】吐出部における吐出工程を示す第４の概略図。
【図３】第２実施形態の吐出部の構成を示す概略図。
【図４】第３実施形態の吐出部の構成を示す概略図。
【図５】第４実施形態の吐出部の構成を示す概略図。
【図６】第５実施形態の吐出部の構成を示す概略図。
【図７】第６実施形態の吐出部の構成を示す概略図。
【図８】第７実施形態の吐出部の構成を示す概略図。
【図９】第８実施形態の吐出部の構成を示す概略図。
【図１０】第８実施形態の吐出部の概略断面図。
【図１１】第９実施形態の吐出部の概略断面図。
【図１２】第１０実施形態の吐出部の概略断面図。
【図１３】第１１実施形態の吐出部の概略断面図。
【図１４】第１２実施形態の吐出部の構成を示す概略図。
【図１５】第１３実施形態の吐出部の構成を示す概略図。
【図１６】第１４実施形態の流体吐出装置の構成を示す概略図。
【図１７】第１５実施形態の吐出部の構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
A．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における流体吐出装置１００の構成を示す概略図である。図１には、流体吐出装置１００が通常の使用状態で配置されているときの重力方向（鉛直方向）を示す矢印Ｇが図示されている。本明細書において、「上」または「下」と言うときは、特に断らない限り、鉛直方向を基準とする方向を意味している。
【００２２】
流体吐出装置１００は、三次元造形装置である３Ｄプリンターであり、流体ＦＬを吐出し、その流体ＦＬを硬化させた層を積み重ねることによって立体物を造形する。本明細書において「吐出」とは、流体を、重力を含む何らかの力によって、流体を収容されている空間内から外部へと放出することを意味し、圧力により流体を放出する「噴射」を含む概念である。流体吐出装置１００が造形対象である立体物の材料として吐出する流体ＦＬの具体例については後述する。流体吐出装置１００は、流体ＦＬを吐出する吐出部１０Ａを備える。
【００２３】
吐出部１０Ａは、３Ｄプリンターにおけるヘッドに相当し、流動性を有する材料である流体ＦＬを流体滴の状態で吐出する。「流体滴」とは、流体の粒状のかたまりを意味し、流体が液体である場合には液滴を意味する。流体滴の形状は限定されることはなく、球状であってもよいし、球状の形状が一方向に延ばされた形状や、針状、棒状、糸状の形状でもよい。また、１回の吐出につき吐出される流体滴の数は１つに限定されず、複数の流体滴が吐出されるものとしてもよい。
【００２４】
吐出部１０Ａは、ヘッド本体部１１を備える。本実施形態では、ヘッド本体部１１は、概ね略円筒状の形状を有する中空容器として構成される。ヘッド本体部１１は、例えば、ステンレス鋼などの金属によって構成される。ヘッド本体部１１は、収容室１２と、駆動室１４と、移動体２０と、駆動部３０と、を備える。
【００２５】
収容室１２は、ヘッド本体部１１の下端に設けられている。収容室１２は、吐出部１０Ａの吐出対象である流体ＦＬを収容する。本実施形態では、収容室１２は、略円柱状の空洞によって構成されている。収容室１２には、後述する供給部５０から圧送される流体ＦＬを受け入れるための供給流路１５が側方から接続されている。供給流路１５は、ヘッド本体部１１の外壁を貫通する管路として構成されている。収容室１２の側壁面１２ｗには、供給流路１５から収容室１２に流体ＦＬが流入する流入口１５ｏが開口している。
【００２６】
収容室１２には、流体ＦＬを吐出するためのノズルとして機能する吐出口１６が設けられている。吐出口１６は、収容室１２からヘッド本体部１１の外部に連通する貫通孔として設けられており、ヘッド本体部１１の底面１１ｂにおいて開口している。本実施形態では、吐出口１６の中心軸ＮＸは、鉛直方向に沿った方向であり、ヘッド本体部１１の底面１１ｂにおいて鉛直下方に向かって開口している。また、本実施形態では、吐出口１６は、鉛直方向にわたって略円形状の開口断面を有する。吐出口１６の開口径は、例えば、１０〜２００μｍ程度でよい。吐出口１６の鉛直方向における長さは、例えば、１０〜３０μｍ程度でよい。
【００２７】
吐出口１６の上方には、拡大開口部１８が設けられていることが望ましい。拡大開口部１８は、吐出口１６の上方に位置し、吐出口１６に接続されている開口部である。拡大開口部１８では、移動体２０の先端部２１に近い上方ほどその開口面積が大きくなる。拡大開口部１８は、省略されてもよい。
【００２８】
駆動室１４は、収容室１２の上方に位置しており、駆動部３０を収容している。本実施形態では、収容室１２と駆動室１４との境界に、シール部材１９が配置されている。シール部材１９は、例えば、樹脂製のＯリングによって構成される。
【００２９】
移動体２０は、収容室１２と駆動室１４とに跨がって配置されている。本実施形態では、移動体２０は、略円柱状の本体部を有する軸状の部材によって構成されている。移動体２０は、例えば、ステンレス鋼などの金属によって構成される。移動体２０の直径は、０．３〜５ｍｍ程度としてよい。
【００３０】
本実施形態では、移動体２０は、その中心軸ＣＸが、吐出口１６の中心軸ＮＸと一致するように配置される。移動体２０は、シール部材１９の中央の貫通孔に気密に挿通されて、自身の中心軸ＣＸに沿った方向への移動が許容された状態で保持される。なお、シール部材１９が移動体２０の側面に密着することによって、収容室１２の流体ＦＬが駆動室１４へと進入することが抑制される。
【００３１】
収容室１２の流体ＦＬは、移動体２０が吐出口１６に向かう方向と、吐出口１６から離れる方向と、に往復移動することによって、吐出口１６から吐出される。本実施形態では、移動体２０の移動方向は、移動体２０の中心軸ＣＸに沿った方向であり、鉛直方向に沿った方向である。移動体２０の移動可能な範囲は、例えば、１０〜５００μｍ程度としてもよい。吐出口１６からの流体ＦＬの吐出工程については後述する。
【００３２】
移動体２０の先端部２１は、収容室１２において吐出口１６に対向する位置に配置される。先端部２１は、移動体２０が最も吐出口１６に近づいたときに、吐出口１６の周縁部に接触して、吐出口１６を閉塞する。先端部２１は、吐出口１６を閉塞するときに、吐出口１６の周縁部に対して線接触するように構成されていることが望ましい。そのため、先端部２１は、吐出口１６に向かって凸の略半球形状を有していることが望ましい。先端部２１の直径は、吐出口１６の開口径よりも大きく、拡大開口部１８の上端における開口径よりも小さいことが望ましい。
【００３３】
移動体２０の収容室１２側の部位には、弁部２５Ａが設けられている。弁部２５Ａは、移動体２０の移動方向に交差する方向に突出しており、移動体２０の移動に応じて、収容室１２内において変位する。弁部２５Ａは、移動体２０に対して交差方向に離れた位置に位置している流入口１５ｏを閉塞する。以下、移動体２０の移動方向に交差する方向を、単に「交差方向」とも呼ぶ。本実施形態では、弁部２５Ａは、移動体２０の移動方向に直交する方向に突出している。本実施形態の弁部２５Ａは、移動体２０の周囲を囲む略円環状の部材によって構成されている。弁部２５Ａは、例えば、樹脂によって構成されてもよいし、金属によって構成されてもよい。
【００３４】
弁部２５Ａの側面２５ｓは、収容室１２の側壁面１２ｗに対してわずかに離間していることが望ましい。その離間距離は、例えば、数＋μｍ〜数ｍｍ程度としてもよい。これによって、移動体２０の移動抵抗の増大や、移動体２０の移動による摩擦熱の発生が抑制される。なお、弁部２５Ａは、流入口１５ｏと対向する側面２５ｓが流入口１５ｏの周縁部に接触して流入口１５ｏを密封可能なように、その中心が移動体２０の中心軸ＣＸに対して、流入口１５ｏ側に、わずかにずれた位置に位置していてもよい。移動体２０には、弁部２５Ａと流入口１５ｏとの位置関係の変化が抑制されるように、移動体２０の中心軸ＣＸまわりの回転を抑制する固定部が設けられていることが望ましい。弁部２５Ａの構成の詳細および機能については後述する。
【００３５】
駆動部３０は、駆動室１４に収容されており、移動体２０を移動させるための駆動力を発生する。本実施形態では、駆動部３０は、ピエゾ素子とも呼ばれる圧電素子によって構成される。駆動部３０は、複数の圧電材料が積層された構成を有しており、各圧電材料に印加される電圧の大きさに応じて、その積層方向に長さが変化する。駆動部３０は、その積層方向における一方の端部が駆動室１４の上壁面に固定されており、他方の端部が移動体２０の上端に位置する後端部に連結されている。駆動部３０は、電気的駆動力によって伸縮変形して移動体２０を変位させる。
【００３６】
駆動室１４には、駆動部３０に加えて、移動体２０を、吐出口１６から離れる方向に移動させる方向に弾性力を付与して、移動体２０を駆動部３０の方に押す付勢部材が配置されていてもよい。また、移動体２０と駆動部３０との間には、移動体２０と駆動部３０とを連結する連結部材が配置されていてもよい。
【００３７】
流体吐出装置１００は、吐出部１０Ａに加えて、さらに、供給部５０と、造形ステージ６０と、移動機構６５と、エネルギー付与部７０と、を備える。供給部５０は、吐出部１０Ａの収容室１２に、供給流路１５を介して、流体ＦＬを圧送する。供給部５０は、配管５１と、流体貯留部５２と、圧力発生部５３と、を備える。
【００３８】
配管５１は、ヘッド本体部１１の供給流路１５と流体貯留部５２とを接続する。流体貯留部５２は、流体吐出装置１００における流体ＦＬの供給源であり、流体ＦＬを貯留するタンクによって構成されている。流体貯留部５２では、貯留されている流体ＦＬに溶媒が混合されることによって、流体ＦＬの粘度が予め決められた所定の粘度に保持される。流体ＦＬの粘度は、例えば、５０〜４０，０００ｍＰａ・ｓ程度であってよい。
【００３９】
圧力発生部５３は、例えば、加圧ポンプによって構成される。圧力発生部５３は、流体貯留部５２の流体ＦＬを、配管５１を介してヘッド本体部１１に圧送するための圧力を付与する。圧力発生部５３は、例えば、０．４〜０．６ＭＰａ程度の圧力を流体ＦＬに付与する。なお、図１では、圧力発生部５３は、流体貯留部５２の上流側に設けられているが、圧力発生部５３は、流体貯留部５２の下流側に設けられてもよい。
【００４０】
造形ステージ６０は、吐出部１０Ａにおける吐出口１６の開口方向の先に配置されている。吐出部１０Ａは、造形ステージ６０を目標対象物として流体ＦＬを吐出する。造形ステージ６０に着弾した流体ＦＬの流体滴によって立体物が造形される。本実施形態では、造形ステージ６０は、平板な板状部材によって構成され、略水平に配置されている。造形ステージ６０は、例えば、吐出口１６から鉛直下方に１．５〜３ｍｍ程度離れた位置に配置される。
【００４１】
移動機構６５は、造形ステージ６０を吐出部１０Ａに対して変位させるためのモーターやローラー、シャフト、各種アクチュエーターを備える。移動機構６５は、造形ステージ６０を、吐出部１０Ａに対して相対的に水平方向および鉛直方向に変位させる。これによって、造形ステージ６０上における流体ＦＬの着弾位置が調整される。なお、流体吐出装置１００においては、造形ステージ６０の位置が固定され、吐出部１０Ａが移動機構によって造形ステージ６０に対して変位するように構成されていてもよい。
【００４２】
エネルギー付与部７０は、造形ステージ６０に着弾した流体ＦＬにエネルギーを付与して硬化させる。本実施形態では、エネルギー付与部７０は、レーザー装置によって構成され、レーザーの照射によって、光エネルギーを流体ＦＬに付与する。エネルギー付与部７０は、少なくとも、レーザー光源と、レーザー光源から射出されたレーザーを、造形ステージ６０に着弾した流体ＦＬに集光させるための集光レンズと、レーザーを走査するためのガルバノミラーと、を含む（図示は省略）。エネルギー付与部７０は、造形ステージ６０における流体滴の着弾位置をレーザーによって走査し、レーザーの光エネルギーによって、流体ＦＬ中の粉末材料を焼結させる。あるいは、流体ＦＬ中の粉末材料をいったん溶融させて結合させる。これによって、立体物を構成する材料層が造形ステージ６０上に形成される。
【００４３】
エネルギー付与部７０は、レーザー照射以外の方法によって流体ＦＬを硬化させてもよい。エネルギー付与部７０は、紫外線の照射によって流体ＦＬを硬化させてもよいし、ヒーターによる加熱によって流体ＦＬの溶媒の少なくとも一部を除去して粉末材料を硬化させてもよい。なお、造形ステージ６０上において造形された立体物は、必要に応じて加熱炉における焼結工程を経るものとしてもよい。
【００４４】
以上の構成により、本実施形態の流体吐出装置１００は、吐出対象である流体ＦＬを材料として、立体物を造形する。立体物の材料となる流体ＦＬの具体例を説明する。本実施形態では、流体ＦＬは、粉末材料と、溶媒と、を含むペースト状の流動性組成物である。流体ＦＬは、粉末材料と、溶媒と、を含んでよい。粉末材料としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単体粉末、もしくは、これらの金属を１つ以上含む合金粉末（マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金）、または、単体粉末や合金粉末から選択される１種または２種以上を組み合わせた混合粉末でもよい。流体ＦＬの溶媒は、例えば、水；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉｓｏ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉｓｏ−ブチル等の酢酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル−ｎ−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；テトラアルキルアンモニウムアセテート類；ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤；ピリジン、γ−ピコリン、２，６−ルチジン等のピリジン系溶剤；テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）等のイオン液体等や、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせたものであってもよい。
【００４５】
流体ＦＬは、上記の粉末材料と溶媒に、バインダーを混合してスラリー状、あるいは、ペースト状にした混合材料であってもよい。バインダーは、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）或いはその他の熱可塑性樹脂であってもよい。流体ＦＬは、上記の粉末材料を含むものに限定されず、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチックなどの樹脂を溶融させたものであってもよい。流体ＦＬは、その他、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチックなどの樹脂であってもよい。流体ＦＬには、上記金属以外の金属やセラミックス、樹脂等が含まれていてもよい。流体ＦＬには、焼結助剤が含まれていてもよい。
【００４６】
図２Ａ〜図２Ｄを参照して、吐出部１０Ａにおける流体ＦＬの吐出工程を説明する。図２Ａは、移動体２０の先端部２１によって吐出口１６が閉塞されている状態を示す概略図である。図２Ｂは、移動体２０の先端部２１が、吐出口１６から最も離れた位置にあるときの状態を示す概略図である。図２Ｃは、移動体２０の先端部２１が吐出口１６に向かって移動しているときの状態を示す概略図である。図２Ｄは、移動体２０の先端部２１が吐出口１６から離れる方向に移動しているときの状態を示す概略図である。
【００４７】
まず、吐出工程の開始前には、移動体２０は、先端部２１が吐出口１６に最も接近する第１位置Ｐ１に位置する（図２Ａ）。本実施形態では、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するとき、移動体２０の先端部２１が吐出口１６を閉塞する。また、弁部２５Ａは、その側面２５ｓが流入口１５ｏに面する位置に位置して流入口１５ｏの全体を閉塞する状態をとる。
【００４８】
なお、本明細書において、流入口１５ｏの全体が「閉塞」されている状態には、流入口１５ｏの全体が完全に密閉されている状態と、流入口１５ｏの全体が実質的に閉塞されている状態と、を含む。つまり、収容室１２との連通が完全に遮断されていなくてもよく、弁部２５Ａと流入口１５ｏとの間に微小な隙間が形成されていてもよい。後述する流入口１５ｏが開放されている状態に対して、弁部２５Ａからの流体ＦＬの流入が実質的に遮断された状態になっていればよい。流入口１５ｏが「閉塞」されている状態には、例えば、流入口１５ｏを介して収容室１２に流入する流体ＦＬの流量が、流入口１５ｏが開放されている状態に対して、９０〜１００％程度、低減される状態が含まれるものとしてもよい。
【００４９】
吐出工程では、まず、駆動部３０を収縮させ、移動体２０の先端部２１が吐出口１６から離れ、吐出口１６が開放される第２位置Ｐ２まで、移動体２０を移動させる（図２Ｂ）。本実施形態では、移動体２０の第２位置Ｐ２は、先端部２１が吐出口１６から最も離れる位置である。移動体２０の第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２への移動は、瞬発的におこなわれることが望ましい。このときの移動体２０の移動時間は、例えば、５〜４００μｓ程度としてもよい。
【００５０】
その後、移動体２０を、予め決められた待機時間の間、第２位置Ｐ２に位置させる。待機時間は、例えば、１００〜３００μｓ程度としてもよい。移動体２０が第２位置Ｐ２に位置するとき、弁部２５Ａは、移動体２０の移動方向において、流入口１５ｏに対して吐出口１６とは反対側に位置し、流入口１５ｏは、弁部２５Ａが離間して開放された状態となる。そのため、移動体２０が第２位置Ｐ２に位置している間に、圧力発生部５３によって付与されている圧力を駆動力として、矢印ｆ１で示されているように、先端部２１と吐出口１６との間の領域に流体ＦＬが流入する。
【００５１】
上記の待機時間の後、駆動部３０を再び伸長させて、移動体２０を、吐出口１６に向かって移動させる（図２Ｃ）。移動体２０が吐出口１６に向かって移動すると、流体ＦＬが、矢印ｆ２で示されているように、移動体２０の先端部２１によって、吐出口１６の方へと押し出され、吐出口１６からヘッド本体部１１の外部へと流出し始める。移動体２０が、そのまま第１位置Ｐ１まで到達し、先端部２１が吐出口１６を閉塞すると、吐出口１６から流出した流体ＦＬが、吐出口１６内の流体ＦＬから分断させれ、流体ＦＬの流体滴が造形ステージ６０上の予め決められた目標位置に向かって飛翔する（図２Ｄ）。
【００５２】
流体吐出装置１００の吐出工程では、図２Ａ〜図２Ｄで示した移動体２０の第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間の往復移動が繰り返されて、流体ＦＬの流体滴が、連続して吐出される。流体吐出装置１００では、流体ＦＬの吐出を休止して待機状態とするときには、移動体２０を第１位置Ｐ１に移動させて、先端部２１によって吐出口１６を閉塞させるとともに、弁部２５Ａによって流入口１５ｏを閉塞させる（図２Ａ）。
【００５３】
本実施形態の流体吐出装置１００では、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、弁部２５Ａが流入口１５ｏを閉塞し、流入口１５ｏから収容室１２への流体ＦＬの流入が弁部２５Ａによって遮断されている。そのため、移動体２０の先端部２１と吐出口１６との間に微小な隙間が生じていたとしても、当該隙間から流体ＦＬが漏洩してしまうことが抑制され、ヘッド本体部１１の底面１１ｂにおける吐出口１６の周囲に、漏洩した流体ＦＬが付着することが抑制される。よって、次の吐出工程において吐出される流体ＦＬの流体滴の後端部位が、その付着している流体ＦＬとの間に糸を引くなどして、流体ＦＬの吐出不良が発生してしまうことが抑制される。また、そうした漏洩した流体ＦＬの吐出口１６周辺への付着が抑制されるため、ヘッド本体部１１の底面１１ｂのクリーニング処理を低減、または、省略することができる。
【００５４】
なお、移動体２０を第１位置Ｐ１に移動させて流体ＦＬの吐出を休止している間には、圧力発生部５３によって、配管５１内の流体に付与される圧力が一時的に低減されるか、圧力発生部５３による与圧が停止されることが望ましい。これによって、吐出口１６から流体ＦＬが漏洩してしまうことを、より一層、抑制することができる。
【００５５】
以上のように、本実施形態の流体吐出装置１００によれば、移動体２０の先端部２１によって吐出口１６が閉塞される第１位置Ｐ１に位置するときに、流入口１５ｏから吐出口１６へと向かう流体ＦＬの流れが弁部２５Ａによって遮断される。よって、移動体２０の先端部２１と吐出口１６との間に微小な隙間が形成されている場合でも、吐出口１６からの流体ＦＬの漏洩が抑制され、そうした流体ＦＬの漏洩に起因する不具合の発生が抑制される。
【００５６】
B．第２実施形態：
図３は、第２実施形態の流体吐出装置が備える吐出部１０Ｂの構成を示す概略図である。第２実施形態の流体吐出装置の構成は、吐出部１０Ｂの構成が異なっている点以外は、第１実施形態の流体吐出装置１００の構成とほぼ同じである。第２実施形態の吐出部１０Ｂの構成は、移動体２０における弁部２５Ａの位置が異なっている点以外は、第１実施形態の吐出部１０Ａの構成とほぼ同じである。
【００５７】
第２実施形態の吐出部１０Ｂでは、移動体２０が、先端部２１が吐出口１６に最も近づき、吐出口１６を閉塞する第１位置Ｐ１に位置しているときに、弁部２５Ａは、移動体２０の移動方向において、流入口１５ｏと吐出口１６との間に位置する。従って、弁部２５Ａによって、収容室１２内において流入口１５ｏから吐出口１６へと流れる流体ＦＬが受ける抵抗（流路抵抗）が高められる。そのため、移動体２０の先端部２１と吐出口１６との間の微小な隙間から流体ＦＬが漏洩し始めたとしても、流入口１５ｏから吐出口１６へと向かう流体ＦＬの流れが弁部２５Ａによって抑制され、吐出口１６から漏洩する流体ＦＬの量が低減される。その他に、第２実施形態の流体吐出装置によれば、上記の第１実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
【００５８】
C．第３実施形態：
図４は、第３実施形態の流体吐出装置が備える吐出部１０Ｃの構成を示す概略図である。第３実施形態の流体吐出装置の構成は、吐出部１０Ｃの構成が異なっている点以外は、第１実施形態の流体吐出装置１００の構成とほぼ同じである。第３実施形態の吐出部１０Ｃの構成は、移動体２０における弁部２５Ａの位置が異なっている点以外は、第１実施形態の吐出部１０Ａの構成とほぼ同じである。
【００５９】
第３実施形態の吐出部１０Ｃでは、移動体２０が、第１位置Ｐ１に位置しているときに、弁部２５Ａは、移動体２０の移動方向において、流入口１５ｏよりもわずかに上方に位置し、流入口１５ｏの一部を閉塞する。このように、第３実施形態の流体吐出装置においては、弁部２５Ａによって、流入口１５ｏからの流体ＦＬの流出が抑制され、収容室１２内において流入口１５ｏから吐出口１６へと流れる流体ＦＬが受ける抵抗が高められている。そのため、移動体２０の先端部２１と吐出口１６との間の微小な隙間から流体ＦＬが漏洩し始めたとしても、弁部２５Ａによって、流入口１５ｏから吐出口１６へと向かう流体ＦＬの流れが抑制され、吐出口１６からの流体ＦＬの漏洩が抑制される。その他に、第３実施形態の流体吐出装置によれば、上記の各実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
【００６０】
D．第４実施形態：
図５は、第４実施形態の流体吐出装置が備える吐出部１０Ｄの構成を示す概略図である。第４実施形態の流体吐出装置１００Ｄの構成は、以下に説明する点以外は、第１実施形態の流体吐出装置１００の構成とほぼ同じである。第４実施形態の流体吐出装置１００Ｄでは、流体貯留部５２に接続された配管５１が、複数の分岐配管５４を介してヘッド本体部１１に接続されている。また、流体吐出装置１００Ｄが備える吐出部１０Ｄでは、ヘッド本体部１１に、複数の供給流路１５ｐが設けられている。各供給流路１５ｐは、複数の分岐配管５４のうちの対応する１つに接続される。収容室１２には、各供給流路１５ｐの開口端部である流入口１５ｏが複数個、開口している。本実施形態では、複数の流入口１５ｏは、移動体２０の移動方向に沿って一列に配列されている。
【００６１】
第４実施形態の吐出部１０Ｄでは、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、移動体２０の先端部２１が吐出口１６を閉塞する。そして、弁部２５Ａが、その側面２５ｓにおいて、複数の流入口１５ｏのうちの一部に面して、当該一部の流入口１５ｏを閉塞する。このとき、弁部２５Ａは、吐出口１６側に配列されている流入口１５ｏを閉塞することが望ましい。第４実施形態の流体吐出装置によれば、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、吐出口１６に隙間が生じていたとしても、複数の流入口１５ｏの一部が閉塞されることによって、吐出口１６へと流れる流体ＦＬの量が低減される。よって、吐出口１６からの流体ＦＬの漏洩が抑制される。その他に、第４実施形態の流体吐出装置１００Ｄによれば、上記の各実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
【００６２】
E．第５実施形態：
図６は、第５実施形態の流体吐出装置が備える吐出部１０Ｅの構成を示す概略図である。第５実施形態の流体吐出装置の構成は、吐出部１０Ｅの構成が異なっている点以外は、第１実施形態の流体吐出装置１００の構成とほぼ同じである。第５実施形態の吐出部１０Ｅの構成は、移動体２０に突出部２６を有する弁部２５Ｅが設けられている点以外は、第１実施形態の吐出部１０Ａの構成とほぼ同じである。第５実施形態の吐出部１０Ｅでは、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置して、吐出口１６が閉塞されているときに、弁部２５Ｅは、流入口１５ｏより上方の第２位置Ｐ２側に位置している。弁部２５Ｅの吐出口１６側の面には、下方の吐出口１６側に向かって局所的に突出している突出部２６が設けられている。突出部２６は、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、流入口１５ｏに面する位置に位置して、その側面２６ｓにおいて流入口１５ｏを閉塞する。第５実施形態の流体吐出装置によれば、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、弁部２５Ｅが有する突出部２６によって、流入口１５ｏから収容室１２への流体ＦＬの流入が抑制される。よって、吐出口１６からの流体ＦＬの漏洩が抑制される。その他に、第５実施形態の流体吐出装置によれば、上記の各実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
【００６３】
F．第６実施形態：
図７は、第６実施形態の流体吐出装置が備える吐出部１０Ｆの構成を示す概略図である。第６実施形態の流体吐出装置の構成は、吐出部１０Ｆの構成が異なっている点以外は、第１実施形態の流体吐出装置１００の構成とほぼ同じである。第６実施形態の吐出部１０Ｆの構成は、弁部２５Ｆの形状が異なっている点以外は、第１実施形態の吐出部１０Ａの構成とほぼ同じである。
【００６４】
以下では、収容室１２における弁部２５Ｆより吐出口１６側に位置する領域を「第１領域ＡＦ」と呼び、弁部２５Ｆを挟んで第１領域ＡＦとは反対側に位置する領域を「第２領域ＡＳ」と呼ぶ。第６実施形態の弁部２５Ｆは、移動体２０が吐出口１６に向かって移動するときに第１領域ＡＦの流体ＦＬを第２領域ＡＳへと誘導する誘導部として機能する傾斜面２５ｉを有している。
【００６５】
傾斜面２５ｉは、弁部２５Ｆの吐出口１６側の面である。傾斜面２５ｉは、移動体２０の移動方向に交差する交差方向における弁部２５Ｆの端部に近い部位ほど、移動体２０の移動方向において第２領域ＡＳ側に位置するように傾斜している。移動体２０が、吐出口１６に向かって移動するときに、第１領域ＡＦ側の流体ＦＬが、傾斜面２５ｉに沿って、第２領域ＡＳ側へと誘導される。これによって、流体ＦＬから弁部２５Ｆが受ける抵抗である移動抵抗が低減され、移動体２０の移動が円滑化される。
【００６６】
なお、弁部２５Ｆは、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに流入口１５ｏに面する側面２５ｓを、交差方向における流入口１５ｏ側の端部に有している。これによって、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、弁部２５Ｆの側面２５ｓによって、流入口１５ｏが閉塞される。
【００６７】
以上のように、第６実施形態の流体吐出装置によれば、誘導部としての傾斜面２５ｉを有していることによって、移動体２０の移動が円滑化されており、流体ＦＬの吐出工程が効率化される。その他に、第６実施形態の流体吐出装置によれば、上記の各実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
【００６８】
G．第７実施形態：
図８は、第７実施形態の流体吐出装置が備える吐出部１０Ｇの構成を示す概略図である。第７実施形態の流体吐出装置の構成は、吐出部１０Ｇの構成が異なっている点以外は、第１実施形態の流体吐出装置１００の構成とほぼ同じである。第７実施形態の吐出部１０Ｇの構成は、弁部２５Ｇの形状が異なっている点以外は、第１実施形態の吐出部１０Ａの構成とほぼ同じである。
【００６９】
第７実施形態の弁部２５Ｇには、吐出口１６側の第１領域ＡＦの流体ＦＬを第２領域ＡＳ側に誘導する誘導部として機能するテーパー部２５ｔｐが吐出口１６側に設けられている。テーパー部２５ｔｐは、吐出口１６に近づくほど縮径する部位である。テーパー部２５ｔｐの側面２５ｔｐｓは、弁部２５Ｇの外周端に近い部位ほど第２領域ＡＳ側に位置する傾斜面を構成している。弁部２５Ｇは、テーパー部２５ｔｐの上方に、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに流入口１５ｏに面して流入口１５ｏを閉塞する側面２５ｓを有している。
【００７０】
第７実施形態の流体吐出装置によれば、弁部２５Ｇがテーパー部２５ｔｐを有していることによって、移動体２０が吐出口１６に向かって移動するときの移動抵抗が低減され、移動体２０の移動が円滑化される。その他に、第７実施形態の流体吐出装置によれば、上記の各実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
【００７１】
H．第８実施形態：
図９は、第８実施形態の流体吐出装置が備える吐出部１０Ｈの構成を示す概略図である。図１０は、図９に示すＸ−Ｘ切断における吐出部１０Ｈの概略断面図である。第８実施形態の流体吐出装置の構成は、吐出部１０Ｈの構成が異なっている点以外は、第１実施形態の流体吐出装置１００の構成とほぼ同じである。第８実施形態の吐出部１０Ｈの構成は、弁部２５Ｈの形状が異なっている点以外は、第１実施形態の吐出部１０Ａの構成とほぼ同じである。
【００７２】
第８実施形態の弁部２５Ｈは、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに流入口１５ｏに面して流入口１５ｏを閉塞する側面２５ｓを有する。加えて、弁部２５Ｈは、側面２５ｓ以外の部位に、交差方向において移動体２０に面する収容室１２の内壁面である側壁面１２ｗに対向する平面状の平側面２５ｐを有する。平側面２５ｐは、弁部２５Ｈの外周側面の一部を切り欠いて形成されたような平面部として形成されている。平側面２５ｐは、１箇所にのみ設けられていてもよいし、複数箇所に設けられていてもよい。
【００７３】
収容室１２の側壁面１２ｗは、移動体２０の移動方向に沿って見たときに、移動体２０を囲む湾曲面を構成している。そのため、収容室１２の側壁面１２ｗと弁部２５Ｈの平側面２５ｐとの間には、吐出口１６側の第１領域ＡＦと第２領域ＡＳとを接続する隙間ＧＰが形成される。移動体２０が吐出口１６に向かって移動するときには、隙間ＧＰを介して、第１領域ＡＦの流体ＦＬが第２領域ＡＳへと流れる。隙間ＧＰは、第１領域ＡＦの流体ＦＬが第２領域ＡＳへ誘導する誘導部として機能する。
【００７４】
第８実施形態の流体吐出装置によれば、弁部２５Ｈが平側面２５ｐを有していることによって、移動体２０が吐出口１６に向かって移動するときの移動抵抗が低減される。また、平側面２５ｐが形成されている分だけ、弁部２５Ｈが小型化され、軽量化されている。そのため、移動体２０の移動が、より一層、円滑化される。その他に、第８実施形態の流体吐出装置によれば、上記の各実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
【００７５】
I．第９実施形態：
図１１は、第９実施形態における流体吐出装置が備える吐出部１０Ｉの構成を示す概略図である。図１１には、図８に示されたＸ−Ｘ切断と同様な切断位置における吐出部１０Ｉの概略断面が図示されている。第９実施形態の流体吐出装置の構成は、吐出部１０Ｉの構成が異なっている点以外は、第１実施形態の流体吐出装置１００の構成とほぼ同じである。第９実施形態の吐出部１０Ｉの構成は、弁部２５Ｉに溝部２７が設けられている点以外は、第１実施形態の吐出部１０Ａの構成とほぼ同じである。
【００７６】
弁部２５Ｉの外周側面には、移動体２０の移動方向に沿って延びて、第１領域ＡＦと第２領域ＡＳとを接続する溝部２７が設けられている。溝部２７は、弁部２５Ｉの中心に向かって窪んだ凹部として設けられている。溝部２７は、ひとつのみ設けられていてもよいし、複数個、設けられていてもよい。移動体２０が吐出口１６に向かって移動するときには、溝部２７を介して、第１領域ＡＦの流体ＦＬが第２領域ＡＳへと流れる。溝部２７は、第１領域ＡＦの流体ＦＬを第２領域ＡＳに誘導する誘導部として機能する。
【００７７】
第９実施形態の流体吐出装置によれば、弁部２５Ｉが溝部２７を有していることによって、移動体２０が吐出口１６に向かって移動するときの移動抵抗が低減される。また、溝部２７が形成されている分だけ、弁部２５Ｉが小型化され、軽量化されている。そのため、移動体２０の移動が、より一層、円滑化されている。その他に、第９実施形態の流体吐出装置によれば、上記の各実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
【００７８】
J．第１０実施形態：
図１２は、第１０実施形態における流体吐出装置が備える吐出部１０Ｊの構成を示す概略図である。図１２には、図８に示されたＸ−Ｘ切断と同様な切断位置における吐出部１０Ｊの概略断面が図示されている。第１０実施形態の流体吐出装置の構成は、吐出部１０Ｊの構成が異なっている点以外は、第１実施形態の流体吐出装置１００の構成とほぼ同じである。第１０実施形態の吐出部１０Ｊの構成は、弁部２５Ｊに貫通孔２８が設けられている点以外は、第１実施形態の吐出部１０Ａの構成とほぼ同じである。
【００７９】
弁部２５Ｊには、移動体２０の移動方向に沿って、弁部２５Ｊを貫通する貫通孔２８が設けられている。貫通孔２８は、第１領域ＡＦと第２領域ＡＳとを接続する。貫通孔２８は、弁部２５Ｊにひとつのみ設けられていてもよいし、複数個、設けられていてもよい。移動体２０が吐出口１６に向かって移動するときには、貫通孔２８を介して、第１領域ＡＦの流体ＦＬが第２領域ＡＳへと流れる。貫通孔２８は、第１領域ＡＦの流体ＦＬを第２領域ＡＳに誘導する誘導部として機能する。
【００８０】
第１０実施形態の流体吐出装置によれば、弁部２５Ｊが貫通孔２８を有していることによって、移動体２０が吐出口１６に向かって移動するときの移動抵抗が低減される。また、貫通孔２８が形成されている分だけ、弁部２５Ｊが軽量化されている。そのため、移動体２０の移動が、より一層、円滑化されている。その他に、第１０実施形態の流体吐出装置によれば、上記の各実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
【００８１】
K．第１１実施形態：
図１３は、第１１実施形態における流体吐出装置が備える吐出部１０Ｋの構成を示す概略図である。図１３には、図８に示されたＸ−Ｘ切断と同様な切断位置における吐出部１０Ｋの概略断面が図示されている。第１１実施形態の流体吐出装置の構成は、吐出部１０Ｋの構成が異なっている点以外は、第１実施形態の流体吐出装置１００の構成とほぼ同じである。第１１実施形態の吐出部１０Ｋの構成は、弁部２５Ｋの形状が変更されて、突出部２６ａが設けられている点以外は、第１実施形態の吐出部１０Ａの構成とほぼ同じである。
【００８２】
第１１実施形態の弁部２５Ｋは、その外周側面に、交差方向である弁部２５Ｋの径方向に局所的に突出する突出部２６ａを有している。突出部２６ａの先端部における端面２６ａｓは、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、流入口１５ｏに面して、流入口１５ｏを閉塞する。突出部２６ａ以外の部位における弁部２５Ｋの側面２５ｓは、収容室１２の側壁面１２ｗから十分に離間している。これによって、弁部２５Ｋが、第１実施形態の弁部２５Ａよりも小型化されて軽量化されるとともに、移動体２０が往復運動するときの移動抵抗が低減されている。その他に、第１１実施形態の流体吐出装置によれば、上記の各実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
【００８３】
L．第１２実施形態：
図１４は、第１２実施形態の流体吐出装置が備える吐出部１０Ｌの構成を示す概略図である。図１４には、移動体２０が吐出口１６に最も近づく第１位置Ｐ１に位置するときの状態が例示されている。第１２実施形態の流体吐出装置の構成は、吐出部１０Ｌの構成が異なっている点以外は、第１実施形態の流体吐出装置１００の構成とほぼ同じである。第１２実施形態の吐出部１０Ｌの構成は、収容室１２内に弁座部４０が設けられている点と、第１位置Ｐ１において移動体２０の先端部２１が吐出口１６の周縁部に接触しない点以外は、第１実施形態の吐出部１０Ａの構成とほぼ同じである。
【００８４】
弁座部４０は、吐出口１６より上方に設けられており、拡大開口部１８の上端に形成された収容室１２内の段差部として形成されている。弁座部４０は、移動体２０の移動方向に沿って見たときに、吐出口１６を囲むように形成されている。弁座部４０は、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２へと向かう方向に向く弁座面４２を有する。
【００８５】
弁座部４０は、移動体２０が吐出口１６に最も接近する第１位置Ｐ１に位置するときに、弁部２５Ａに対して、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向かう方向に、弁部２５Ａに当接して、弁部２５Ａを受け止める。このとき、弁部２５Ａは、流入口１５ｏよりも下方に位置する。弁部２５Ａは、移動体２０の移動方向において、流入口１５ｏと吐出口１６との間に位置する。
【００８６】
第１２実施形態の吐出部１０Ｌでは、移動体２０が第１位置Ｐ１に移動し、弁部２５Ａと弁座部４０とが接触すると、弁部２５Ａと弁座部４０との間には、吐出口１６を囲むシールラインが形成される。従って、流入口１５ｏから吐出口１６へと向かう流体ＦＬの流れが、弁部２５Ａによって遮断され、吐出口１６からの流体ＦＬの漏洩が抑制される。
【００８７】
第１２実施形態の吐出部１０Ｌの吐出工程では、移動体２０が第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１まで到達した後に、移動体２０が再び、第２位置Ｐ２に向かって瞬発的に移動する。これによって、吐出口１６と移動体２０の先端部２１との間に一時的に負圧を生じさせ、吐出口１６内の流体ＦＬを収容室１２の方へと引き戻す力を発生させて、吐出口１６から外部に流出した流体ＦＬを分離させる。なお、流体ＦＬの吐出工程では、前述のように、吐出部１０Ｌは、移動体２０の移動によって負圧を発生させることなく、重力によって、吐出口１６から吐出された流体ＦＬを自然的に分離させるものとしてもよい。
【００８８】
第１２実施形態の吐出部１０Ｌにおける吐出工程では、移動体２０の先端部２１が吐出口１６の周縁部に接触しないため、移動体２０の衝突の繰り返しによる吐出口１６の変形・損傷が抑制される。よって、吐出口１６の変形・損傷に起因する流体ＦＬの漏洩が抑制される。
【００８９】
以上のように、第１２実施形態の流体吐出装置によれば、移動体２０が吐出口１６に最も近づく第１位置Ｐ１にあるときに、流入口１５ｏと吐出口１６との間に位置する弁部２５Ａによって、吐出口１６からの流体ＦＬの漏洩が抑制される。また、移動体２０の先端部２１が吐出口１６の周縁部に接触しないため、移動体２０の衝突から吐出口１６が保護される。その他に、第１２実施形態の流体吐出装置によれば、上記の各実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
【００９０】
M．第１３実施形態：
図１５は、第１３実施形態の流体吐出装置が備える吐出部１０Ｍの構成を示す概略図である。第１３実施形態の流体吐出装置の構成は、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、弁部２５Ａの側面２５ｓが流入口１５ｏを閉塞する位置に位置する点以外は、第１２実施形態の流体吐出装置の構成とほぼ同じである。第１３実施形態の流体吐出装置が備える吐出部１０Ｍでは、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、弁部２５Ａと弁座部４０との間にシールラインが形成されるとともに、弁部２５Ａによって流入口１５ｏが閉塞される。よって、吐出口１６からの流体ＦＬの漏洩が、第１２実施形態よりも、さらに抑制される。その他に、第１３実施形態の流体吐出装置によれば、上記の各実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
【００９１】
N．第１４実施形態：
図１６は、第１４実施形態における流体吐出装置１００Ｎの構成を示す概略図である。図１６では、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときの状態が例示されている。第１４実施形態の流体吐出装置１００Ｎは、循環部５５を備え、収容室１２に供給された流体ＦＬを循環させて再供給されるように構成されている点以外は、第１３実施形態の流体吐出装置の構成とほぼ同じである（図１，図１５）。
【００９２】
第１４実施形態の吐出部１０Ｎでは、ヘッド本体部１１に、流出流路５６が設けられている。流出流路５６は、ヘッド本体部１１の外壁を貫通して収容室１２に接続される管路として構成されている。収容室１２には、流入口１５ｏに加えて、流体ＦＬが流出流路５６へと流出する流出口５６ｏが開口している。流入口１５ｏおよび流出口５６ｏは、移動体２０の側面に向かって開口している。
【００９３】
流体吐出装置１００Ｎは、流出流路５６を介して収容室１２から流出する流体ＦＬを供給部５０へと循環させる循環部５５を備えている。循環部５５は、流出流路５６と、供給部５０の流体貯留部５２とを接続する配管５７と、配管５７における流体ＦＬの流量を調整する流量調整部５８と、を備える。配管５７には、流出流路５６を介して収容室１２から流出した流体ＦＬが流入する。配管５７の流体ＦＬは、供給部５０の流体貯留部５２へと循環される。
【００９４】
流量調整部５８は、収容室１２の内圧が、吐出口１６からの流体ＦＬの吐出に適した圧力に維持されるように、配管５７における流体ＦＬの流量を調整する。流量調整部５８は、例えば、レギュレーターや開閉弁などのバルブによって構成されてもよいし、ポンプによって構成されてもよい。循環部５５を備えていることによって、収容室１２内において、流入口１５ｏから流出口５６ｏへと向かう流体ＦＬの流れを生じさせることができる。これによって、収容室１２内に流体ＦＬに含まれる粒子が滞留してしまうことや、溶媒成分の蒸発によって流体ＦＬの濃度が変化してしまうことなどが抑制される。
【００９５】
第１４実施形態の吐出部１０Ｎでは、流出口５６ｏは、流入口１５ｏと同じ高さ位置に設けられている。移動体２０が第１位置Ｐ１に位置し、弁部２５Ａが弁座部４０に受け止められたときに、流出口５６ｏは、流入口１５ｏとともに、弁部２５Ａの側面２５ｓによって閉塞される。
【００９６】
第１４実施形態の流体吐出装置１００Ｎによれば、吐出工程において、移動体２０が吐出口１６に近づくに従って、弁部２５Ａによって、流出口５６ｏが閉じられる。そのため、流体ＦＬを吐出口１６から吐出させるための圧力が、流出口５６ｏへと逃げてしまうことを抑制でき、圧力不足による流体ＦＬの吐出不良の発生を抑制できる。また、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、弁部２５Ａによって、吐出口１６からの流体ＦＬの漏洩が抑制されるとともに、流出口５６ｏから流体ＦＬが無駄に流出してしまうことが抑制される。さらに、第１４実施形態の流体吐出装置によれば、第１２実施形態で説明したように、移動体２０の衝突による吐出口１６の変形・損傷が抑制される。その他に、第１４実施形態の流体吐出装置によれば、上記の各実施形態で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【００９７】
P．第１５実施形態：
図１７は、第１５実施形態の流体吐出装置が備える吐出部１０Ｐの構成を示す概略図である。第１５実施形態の流体吐出装置の構成は、吐出部１０Ｐの構成が異なっている点以外は、第１４実施形態の流体吐出装置１００Ｎの構成とほぼ同じである。第１５実施形態の吐出部１０Ｐの構成は収容室１２内の構成が異なっている点と、弁部２５Ｐの形状が異なっている点以外は、第１４実施形態の吐出部１０Ｎの構成とほぼ同じである。
【００９８】
第１５実施形態の吐出部１０Ｐでは、流入口１５ｏおよび流出口５６ｏはそれぞれ、移動体２０に対して交差方向に位置し、弁座部４０の弁座面４２において、上方に向かって開口している。弁部２５Ｐは、弁座面４２における流入口１５ｏおよび流出口５６ｏを覆うように、その径方向のサイズが拡大されている。第１５実施形態の吐出部１０Ｐでは、移動体２０が吐出口１６に最も近づく第１位置Ｐ１に位置するときに、弁部２５Ｑが流入口１５ｏおよび流出口５６ｏを上方から閉塞する。また、移動体２０が第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向かって移動することによって、弁部２５Ｑが流入口１５ｏおよび流出口５６ｏに対して上方に離間して、流入口１５ｏおよび流出口５６ｏを開放する。
【００９９】
第１５実施形態の流体吐出装置によれば、流入口１５ｏおよび流出口５６ｏが弁座面４２に設けられていることによって、流入口１５ｏおよび流出口５６ｏが弁部２５Ｐによって、より緊密に閉塞される。その他に、第１５実施形態の流体吐出装置によれば、上記の第１４実施形態で説明した種々の作用効果や、その他の上記の各実施形態で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【０１００】
Q．変形例：
上記の各実施形態で説明した種々の構成は、例えば、以下のように変形することが可能である。以下に説明する変形例はいずれも、発明を実施するための形態の一例として位置づけられる。以下の以下に説明する変形例はいずれも、発明を実施するための形態の一例として位置づけられる。以下の説明では、各実施形態の吐出部１０Ａ〜１０Ｎ，１０Ｐを区別する必要がない場合には、特に断らない限り、符号を省略して「吐出部」と総称する。同様に、各実施形態の弁部２５Ａ，２５Ｅ〜２５Ｋ，２５Ｐおよび流体吐出装置１００についても、区別する必要がない場合には、特に断らない限り、符号を省略して「弁部」、「流体吐出装置」と総称する。
【０１０１】
Q1．変形例１：
上記第１実施形態では、弁部２５Ａは、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときには、流入口１５ｏの全体を閉塞する状態をとり（図２Ａ，図２Ｄ）、上記の第３実施形態および第４実施形態では、弁部２５Ａは、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、流入口１５ｏの一部を閉塞する状態をとっている（図５，図４）。また、上記の第２実施形態では、弁部２５Ａは、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、移動体２０の移動方向において、流入口１５ｏと吐出口１６との間に位置している（図３）。これに対して、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、弁部２５Ａが、流入口１５ｏの少なくとも一部を閉塞するとともに、流入口１５ｏと吐出口１６との間に位置する状態をとってもよい。つまり、第１実施形態の構成において、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、弁部２５Ａが、流入口１５ｏの一部に面する位置に位置するとともに、移動体２０の移動方向において、吐出口１６側に寄った位置に位置してもよい。
【０１０２】
Q2．変形例２：
上記の第５実施形態および第１１実施形態において、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、突出部２６，２６ａが、第３実施形態や第４実施形態で説明した弁部２５Ａの側面２５ｓの位置など、上記の変形例１で説明した位置に位置してもよい。同様に、第６実施形態から第１０実施形態において、移動体２０が第１位置Ｐ１に位置するときに、弁部の側面２５ｓが、そうした位置に位置してもよい。
【０１０３】
Q3．変形例３：
上記の各実施形態の構成は、適宜、組み合わせることが可能である。例えば、第５実施形態の突出部２６を有する弁部２５Ｅや第１１実施形態の突出部２６ａを有する弁部２５Ｋに、第６実施形態の傾斜面２５ｉや、第７実施形態のテーパー部２５ｔｐ、第８実施形態の平側面２５ｐ、第９実施形態の溝部２７、第１０実施形態の貫通孔２８、のうちの少なくとも１つを適用してもよい。あるいは、第６実施形態の傾斜面２５ｉを有する弁部２５Ｆや、第７実施形態のテーパー部２５ｔｐを有する弁部２５Ｇに、第８実施形態の第８実施形態の平側面２５ｐ、第９実施形態の溝部２７、第１０実施形態の貫通孔２８、のうちの少なくとも１つを適用してもよい。第９実施形態の平側面２５ｐを有する弁部２５Ｈに、第９実施形態の溝部２７、第１０実施形態の貫通孔２８、のうちの少なくとも１つを適用してもよい。第９実施形態の溝部２７を有する弁部２５Ｉに、第１０実施形態の貫通孔２８を適用してもよい。
【０１０４】
Q4．変形例４：
上記の各実施形態では、移動体２０の移動方向は中心軸ＣＸおよび鉛直方向、吐出口１６の中心軸ＮＸに沿った方向である。これに対して、移動体２０の移動方向は、中心軸ＣＸや鉛直方向に沿った方向に限定されることはない。移動体の移動方向は、鉛直方向に交差する方向であってもよいし、中心軸ＣＸに交差する方向であってもよい。同様に、移動体２０の移動方向は、吐出口１６の中心軸ＮＸに沿った方向でなくてもよく、吐出口１６の中心軸ＮＸに交差する方向であってもよい。また、流体吐出装置の流体ＦＬの吐出方向は、重力方向に沿った方向でなくてもよく、重力方向に交差する方向であってもよい。
【０１０５】
Q5．変形例５：
上記の第１実施形態から第１１実施形態の各実施形態における吐出工程においては、吐出口１６から流体ＦＬを押し出すときには、移動体２０を第１位置Ｐ１まで移動させている。これに対して、上記の第２実施形態から第１１実施形態の各実施形態の吐出工程においては、第１２実施形態で説明したように、先端部２１が吐出口１６に到達する手前で、移動体２０を停止させてもよい。吐出工程では、移動体２０が第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に移動するときに吐出口１６から流体ＦＬを押し出せばよい。
【０１０６】
Q6．変形例６：
上記の各実施形態において、駆動部３０は、圧電素子の伸縮変形によって、移動体２０を移動させる外力を発生させている。これに対して、駆動部３０は圧電素子の伸縮変形以外の手段によって、移動体２０を移動させる外力を発生させてもよい。駆動部３０は、例えば、ソレノイドやエアシリンダー、超磁歪によって、移動体を移動させる外力を発生させてもよい。
【０１０７】
Q7．変形例７：
上記の各実施形態の流体吐出装置は、流体ＦＬを吐出して立体物を形成する３Ｄプリンターとして構成されている。これに対して、流体吐出装置は、例えば、インクを吐出して画像を形成するインクジェットプリンターとして構成されてもよい。この場合には、流体ＦＬとしてのインクは、造形ステージ６０に代えて、印刷媒体や記録媒体を目標対象物として吐出される。その他に、流体吐出装置は、液体接着材を吐出して塗布する接着材塗布装置として構成されてもよい。また、上記の各実施形態の流体吐出装置は、流体ＦＬとして、立体物の作製に用いられる液体材量を吐出している。これに対して、上記の各実施形態の流体吐出装置は、流体ＦＬとして、気体や、流動性を有する粉体などの流体を吐出してもよい。
【０１０８】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須ではないと説明されているものに限らず、その技術的特徴が本明細書中に必須ではないと説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０Ａ〜１０Ｎ，１０Ｐ…吐出部、１１…ヘッド本体部、１１ｂ…底面、１２…収容室、１２ｗ…側壁面、１４…駆動室、１５…供給流路、１５ｏ…流入口、１５ｐ…供給流路、１６…吐出口、１８…拡大開口部、１９…シール部材、２０…移動体、２１…先端部、２５Ａ，２５Ｅ〜２５Ｋ，２５Ｐ，２５Ｑ…弁部、２５ｉ…傾斜面、２５ｐ…平側面、２５ｓ…側面、２５ｔｐ…テーパー部、２５ｔｐｓ…側面、２６，２６ａ…突出部、２６ａｓ…端面、２６ｓ…側面、２７…溝部、２８…貫通孔、３０…駆動部、４０…弁座部、４２…弁座面、５０…供給部、５１…配管、５２…流体貯留部、５３…圧力発生部、５４…分岐配管、５５…循環部、５６…流出流路、５６ｏ…流出口、５７…配管、５８…流量調整部、６０…造形ステージ、６５…移動機構、７０…エネルギー付与部、１００，１００Ｄ，１００Ｎ…流体吐出装置、ＡＦ…第１領域、ＡＳ…第２領域、ＣＸ…中心軸、ＦＬ…流体、ＧＰ…隙間、ＮＸ…中心軸、Ｐ１…第１位置、Ｐ２…第２位置
【図１】
2018103140.tif 000003
【図２Ａ】
2018103140.tif 000004
【図２Ｂ】
2018103140.tif 000005
【図２Ｃ】
2018103140.tif 000006
【図２Ｄ】
2018103140.tif 000007
【図３】
2018103140.tif 000008
【図４】
2018103140.tif 000009
【図５】
2018103140.tif 000010
【図６】
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【図７】
2018103140.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2018103140.tif 000015
【図１１】
2018103140.tif 000016
【図１２】
2018103140.tif 000017
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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