(57)【要約】【課題】吐出口に対する移動体の位置ずれに起因する不具合の発生を抑制できる技術を提供する。【解決手段】流体吐出装置は、吐出口を有する収容室と、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向かう第１方向と、前記先端部が前記吐出口から離れる前記第１方向とは反対の第２方向と、に移動し、前記先端部によって前記吐出口を閉塞する移動体と、前記移動体に対して前記第１方向に外力を付与し、前記先端部を前記第１方向に移動させて、前記吐出口から前記流体を押し出す駆動機構と、前記移動体に設けられた凸部によって構成され、前記駆動機構から前記外力を受ける当接部を支点として、前記先端部が前記第１方向に交差する方向に変位する状態で前記移動体を支持する支持部部と、を備える。【選択図】図１
2018103144.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、前記流体を吐出する吐出口を有する収容室と、
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向かう第１方向と、前記先端部が前記吐出口から離れる前記第１方向とは反対の第２方向と、に移動し、前記先端部によって前記吐出口を閉塞する移動体と、
前記移動体に対して前記第１方向に外力を付与し、前記先端部を前記第１方向に移動させて、前記吐出口から前記流体を押し出す駆動機構と、
前記移動体に設けられた前記第２方向に突起する凸部によって構成され、前記駆動機構から前記外力を受ける当接部と、
前記当接部を支点として、前記先端部が前記第１方向に交差する方向に変位する状態で前記移動体を支持する支持部と、
を備える、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、
前記支持部は、前記移動体に前記第２方向への弾性力を付与して、前記先端部が前記第１方向に交差する方向に弾性変位する状態で前記移動体を支持する付勢部を含む、流体吐出装置。
【請求項３】
請求項２記載の流体吐出装置であって、
前記先端部は、前記移動体の中心軸上に位置しており、
前記当接部は、前記移動体の前記中心軸に沿った方向において前記先端部とは反対側に位置する前記移動体の後端部において、前記中心軸上に位置しており、
前記付勢部は、前記弾性力を、前記移動体のうちの前記中心軸に沿った方向において前記当接部とは重ならない部位に対して付与して、前記中心軸が前記移動体の移動方向に沿うように、前記移動体を支持する、流体吐出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の流体吐出装置であって、
前記凸部は、前記駆動機構に向かって凸の曲面を有し、
前記曲面は、前記当接部を構成する頂点を有する、流体吐出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の流体吐出装置であって、
前記駆動機構は、前記移動体に向かって突起する突起部を有し、前記突起部の頂部において、前記当接部を介して、前記移動体に対して前記外力を局所的に付与する、流体吐出装置。
【請求項６】
請求項５記載の流体吐出装置であって、
前記突起部は、前記移動体に向かって凸の曲面を有し、前記頂部である前記曲面の頂点において、前記移動体に前記外力を付与する、流体吐出装置。
【請求項７】
請求項３または請求項３に従属する請求項４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、
前記後端部は、前記中心軸に交差する方向に張り出し、前記中心軸に沿って見たときに前記当接部を囲む張出部を有し、
前記付勢部は、前記張出部に対して、前記弾性力を付与する、流体吐出装置。
【請求項８】
請求項７記載の流体吐出装置であって、さらに、
前記張出部から離間した位置に設けられ、前記移動体が前記中心軸に交差する方向に弾性変位したときに、前記張出部に接して、前記移動体の移動をガイドする壁部を備える、流体吐出装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８記載の流体吐出装置であって、
前記付勢部は、前記張出部における前記中心軸を中心とする円周状の領域に前記弾性力を付与する、流体吐出装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の流体吐出装置であって、
前記吐出口は、前記移動体の前記先端部に近いほど開口面積が拡大する拡大開口部を有し、
前記移動体は、前記第１方向に移動したときに、前記先端部の少なくとも一部が前記拡大開口部に受け入れられて、前記吐出口を閉塞する、流体吐出装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の流体吐出装置であって、
前記収容室は、さらに、前記収容室に供給される前記流体が流入する流入口と、前記流体が流出する流出口と、を有している、流体吐出装置。
【請求項１２】
流体吐出装置であって、
流体を収容し、前記流体を吐出する吐出口を有する収容室と、
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向かう第１方向と、前記先端部が前記吐出口から離れる前記第１方向とは反対の第２方向と、に移動し、前記先端部によって前記吐出口を閉塞する移動体と、
前記移動体に対して前記第１方向に外力を付与し、前記先端部を前記第１方向に移動させて、前記吐出口から前記流体を押し出す駆動機構と、
前記駆動機構に設けられ、前記第１方向に向かって突起して、前記移動体に前記外力を付与する突起部と、
前記移動体が前記突起部から前記外力を受ける当接部を支点として、前記先端部が前記第１方向に交差する方向に変位する状態で、前記移動体を支持する支持部と、
を備える、流体吐出装置。
【請求項１３】
流体吐出装置であって、
流体を収容し、前記流体を吐出する吐出口を有する収容室と、
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向かう第１方向と、前記先端部が前記吐出口から離れる前記第１方向とは反対の第２方向と、に移動し、前記先端部によって前記吐出口を閉塞する移動体と、
前記移動体に対して前記第１方向に外力を付与し、前記先端部を前記第１方向に移動させて、前記吐出口から前記流体を押し出す駆動機構と、
前記移動体と前記駆動機構との間に配置され、前記駆動機構からの前記外力を媒介する球状部材と、
前記移動体が前記球状部材から前記外力を受ける当接部を支点として、前記先端部が前記第１方向に交差する方向に変位する状態で、前記移動体を支持する支持部と、
を備える、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、流体を吐出口から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、液体を吐出する吐出装置として、吐出口を開放する開放位置と吐出口を閉塞する閉鎖位置との間を移動する可動部材の移動を制御して、吐出口からの液体の吐出を制御するディスペンサーが開示されている。こうした吐出機構を備える流体吐出装置は、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プリンターとしても実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４９３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような流体吐出装置においては、吐出口に対する移動体の位置ずれが生じていると、吐出口からの流体の漏洩や、吐出口からの流体の吐出不良などの不具合が発生する場合がある。上記の特許文献１においては、吐出口に対する可動部材の位置ずれを抑制することについては特段の考慮はされていない。このように、流体吐出装置における吐出口に対する移動体の位置ずれに起因する不具合の発生を抑制する技術については、依然として改良の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
［１］本発明の第１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、移動体と、駆動機構と、当接部と、支持部と、を備える。前記収容室は、流体を収容する。前記収容室は、前記流体を吐出する吐出口を有する。前記移動体は、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向かう第１方向と、前記先端部が前記吐出口から離れる前記第１方向とは反対の第２方向と、に移動する。前記移動体は、前記先端部によって前記吐出口を閉塞する。前記駆動機構は、前記移動体に対して前記第１方向に外力を付与し、前記先端部を前記第１方向に移動させて、前記吐出口から前記流体を押し出す。前記当接部は、前記移動体に設けられた前記第２方向に突起する凸部によって構成され、前記駆動機構から前記外力を受ける。前記支持部部は、前記先端部が前記第１方向に交差する方向に変位する状態で前記移動体を支持する。
この形態の流体吐出装置によれば、移動体の先端部が第１方向に交差する方向に変位することによって、吐出口に対する先端部の位置ずれ誤差が生じていたとしても、先端部が吐出口を閉塞するときに、その誤差を吸収することができる。よって、吐出口に対する移動体の位置ずれに起因する不具合の発生が抑制される。
【０００７】
［２］上記形態の流体吐出装置において、前記支持部は、前記移動体に前記第２方向への弾性力を付与して、前記先端部が前記第１方向に交差する方向に弾性変位する状態で前記移動体を支持する付勢部を含んでよい。
この形態の流体吐出装置によれば、移動体の先端部が弾性変位することによって、吐出口に対する先端部の位置ずれ誤差を吸収することができる。
【０００８】
［３］上記形態の流体吐出装置において、前記先端部は、前記移動体の中心軸上に位置しており、前記当接部は、前記移動体の前記中心軸に沿った方向において前記先端部とは反対側に位置する前記移動体の後端部において、前記中心軸上に位置しており、前記付勢部は、前記弾性力を、前記移動体のうちの前記中心軸に沿った方向において前記当接部とは重ならない部位に対して付与して、前記中心軸が前記移動体の移動方向に沿うように、前記移動体を支持してよい。
この形態の流体吐出装置によれば、移動体は、付勢部によって、移動体の中心軸が移動体の移動方向に沿うように支持された状態で、中心軸に沿って往復移動する。そして、移動体の中心軸に交差する方向に、先端部が弾性変位することによって、先端部の吐出口に対する位置ずれ誤差が吸収される。
【０００９】
［４］上記形態の流体吐出装置において、前記凸部は、前記駆動機構に向かって凸の曲面を有し、前記曲面は、前記当接部を構成する頂点を有してよい。
この形態の流体吐出装置によれば、移動体の中心軸は、凸部の頂点を支点として弾性的に回動できるため、移動体の中心軸が、さらに弾性変位しやすくなる。
【００１０】
［５］上記形態の流体吐出装置において、前記駆動機構は、前記移動体に向かって突起する突起部を有し、前記突起部の頂部において、前記当接部を介して、前記移動体に対して前記外力を局所的に付与してよい。
この形態の流体吐出装置によれば、当接部を支点として、移動体の先端部がより変位しやすくなるため、移動体の位置調整が促進され、吐出口に対する移動体の先端部の位置ずれに起因する不具合の発生が、さらに抑制される。
【００１１】
［６］上記形態の流体吐出装置において、前記突起部は、前記移動体に向かって凸の曲面を有し、前記頂部である前記曲面の頂点において、前記移動体に前記外力を付与してよい。
この形態の流体吐出装置によれば、移動体の中心軸は、突起部の頂点を支点として弾性的に回動できるため、移動体の中心軸が、さらに弾性変位しやすくなる。
【００１２】
［７］上記形態の流体吐出装置において、前記後端部は、前記中心軸に交差する方向に張り出し、前記中心軸に沿って見たときに前記当接部を囲む張出部を有し、前記付勢部は、前記張出部に対して、前記弾性力を付与してよい。
この形態の流体吐出装置によれば、簡易な構成で、付勢部によって移動体に弾性力を付与することができる。
【００１３】
［８］上記形態の流体吐出装置は、さらに、前記張出部から離間した位置に設けられ、前記移動体が前記中心軸に交差する方向に弾性変位したときに、前記張出部に接して、前記移動体の移動をガイドする壁部を備えてよい。
この形態の流体吐出装置によれば、吐出口に対する移動体の先端部の位置ずれ誤差の発生が抑制される。
【００１４】
［９］上記形態の流体吐出装置において、前記付勢部は、前記張出部における前記中心軸を中心とする円周状の領域に前記弾性力を付与してよい。
この形態の流体吐出装置によれば、移動体が付勢部に、バランスよく支持させることができ、吐出口に対する移動体の先端部の位置ずれ誤差の発生が抑制される。
【００１５】
［１０］上記形態の流体吐出装置において、前記吐出口は、前記移動体の前記先端部に近いほど開口面積が拡大する拡大開口部を有し、前記移動体は、前記第１方向に移動したときに、前記先端部の少なくとも一部が前記拡大開口部に受け入れられて、前記吐出口を閉塞してよい。
この形態の流体吐出装置によれば、移動体の先端部が、拡大開口部の内壁面によって、吐出口を閉塞する方向に誘導されるため、吐出口に対する移動体の先端部の位置ずれ誤差に起因する不具合の発生が抑制される。
【００１６】
［１１］上記形態の流体吐出装置において、前記収容室は、前記収容室は、さらに、前記収容室に供給される前記流体が流入する流入口と、前記流体が流出する流出口と、を有してよい。
この形態の流体吐出装置によれば、収容室内において、流入口から流出口に向かう方向への流体の流れによって、吐出口に対する移動体の先端部の位置ずれ誤差が生じたとしても、当該位置ずれ誤差を、移動体の先端部の弾性変位によって吸収させることができる。
【００１７】
本発明の第２形態によれば、流体吐出装置が提供される。この形態の流体吐出装置は、流体を収容し、前記流体を吐出する吐出口を有する収容室と；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向かう第１方向と、前記先端部が前記吐出口から離れる前記第１方向とは反対の第２方向と、に移動し、前記先端部によって前記吐出口を閉塞する移動体と；前記移動体に対して前記第１方向に外力を付与し、前記先端部を前記第１方向に移動させて、前記吐出口から前記流体を押し出す駆動機構と；前記駆動機構に設けられ、前記第１方向に向かって突起して、前記移動体に前記外力を付与する突起部と；前記移動体が前記突起部から前記外力を受ける当接部を支点として、前記先端部が前記第１方向に交差する方向に変位する状態で、前記移動体を支持する支持部と；を備える。
この形態の流体吐出装置によれば、移動体の先端部が第１方向に交差する方向に変位することによって、吐出口に対する移動体の位置ずれ誤差が吸収される。
【００１８】
本発明の第３形態によれば、流体吐出装置が提供される。この形態の流体吐出装置は、流体を収容し、前記流体を吐出する吐出口を有する収容室と；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向かう第１方向と、前記先端部が前記吐出口から離れる前記第１方向とは反対の第２方向と、に移動し、前記先端部によって前記吐出口を閉塞する移動体と；前記移動体に対して前記第１方向に外力を付与し、前記先端部を前記第１方向に移動させて、前記吐出口から前記流体を押し出す駆動機構と；前記移動体と前記駆動機構との間に配置され、前記駆動機構からの前記外力を媒介する球状部材と；前記移動体が前記球状部材から前記外力を受ける当接部を支点として、前記先端部が前記第１方向に交差する方向に変位する状態で、前記移動体を支持する支持部と、を備える。
この形態の流体吐出装置によれば、移動体の先端部が第１方向に交差する方向に変位することによって、吐出口に対する移動体の位置ずれ誤差が吸収される。
【００１９】
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。
【００２０】
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、流体吐出装置あるいはヘッドにおける移動体の取り付け構造、流体吐出装置あるいはヘッドにおける移動体の取り付け方法、流体吐出装置あるいはヘッドの組立方法、製造方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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２】第１実施形態の吐出部の内部構成の一部を抜き出して示す概略図。
【図３Ａ】移動体の位置ずれ誤差の吸収メカニズムを説明するための第１の概略図。
【図３Ｂ】移動体の位置ずれ誤差の吸収メカニズムを説明するための第２の概略図。
【図４】第２実施形態の移動体および駆動機構の構成を示す概略図。
【図５】第３実施形態の移動体および駆動機構の構成を示す概略図。
【図６】第４実施形態の移動体および駆動機構の構成を示す概略図。
【図７】第５実施形態の流体吐出装置の構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。図１には、互いに直交する三方向を示す矢印Ｘ，Ｙ，Ｚが図示されている。矢印Ｘ，Ｙは、水平面に平行な方向を示している。矢印Ｚは、重力方向とは反対の高さ方向を示している。以下では、各矢印Ｘ，Ｙ，Ｚが示している方向をそれぞれ、「Ｘ方向」、「Ｙ方向」、および、「Ｚ方向」とも呼ぶ。また、各矢印Ｘ，Ｙ，Ｚが示している方向とは反対の方向を、「−Ｘ方向」、「−Ｙ方向」、および、「−Ｚ方向」とも呼ぶ。矢印Ｘ，Ｙ，Ｚは、本明細書において参照される各図において、適宜、図示してある。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
吐出部１０Ａは、ヘッド本体部１１を備える。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２０Ａと、付勢部３０と、駆動機構４０Ａと、を備える。
【００２６】
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の底面１２ｂ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。
【００２７】
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、Ｚ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開口している。また、本実施形態では、吐出口１６は、Ｚ方向にわたって略円形状の開口断面を有する。
【００２８】
吐出口１６は、直孔部１７と、拡大開口部１８と、を有することが望ましい。直孔部１７は、ヘッド本体部１１の外部に通じ、ほぼ直径が一定の部位である。直孔部１７の開口径は、例えば、１０〜２００μｍ程度でよい。拡大開口部１８は、直孔部１７の上方に位置する。拡大開口部１８は、上方ほど開口径が拡大する部位である。つまり、拡大開口部１８では、移動体２０Ａの先端部（後述）に近い位置ほどその開口面積が大きくなる。直孔部１７と、拡大開口部１８と、を含む吐出口１６の鉛直方向における長さは、例えば、１０〜３０μｍ程度でよい。拡大開口部１８は、省略されてもよい。
【００２９】
駆動室１４は、収容室１２の上方に位置している。本実施形態では、駆動室１４は、略円柱状の空洞によって構成されている。移動体２０Ａは、収容室１２と駆動室１４とに跨がって配置されており、第１方向Ｄ１と、その反対の第２方向Ｄ２と、に移動する。本実施形態では、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２は鉛直方向に沿った方向である。第１方向Ｄ１は、下方に向かう方向であり、第２方向Ｄ２は上方に向かう方向である。移動体２０Ａの構成および動作についての詳細は後述する。
【００３０】
収容室１２と駆動室１４との境界には、円環状のシール部材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。移動体２０Ａは、シール部材１９の中央の貫通孔に気密に挿通されている。シール部材１９は、移動体２０ＡのＺ方向に沿った移動を許容する状態で移動体２０Ａを保持する。また、シール部材１９は、収容室１２と駆動室１４とを空間的に分離し、駆動室１４への流体ＦＬの進入を抑制し、付勢部３０や駆動機構４０Ａを流体ＦＬから保護する。
【００３１】
付勢部３０は、駆動室１４に配置されており、移動体２０Ａを弾性変位可能な状態で支持する支持部として機能する。本実施形態では、付勢部３０は、駆動室１４の下端に配置されており、付勢部３０は、移動体２０Ａに対して、第２方向Ｄ２に弾性力を付与する。付勢部３０の構成および機能の詳細については後述する。
【００３２】
駆動機構４０Ａは、駆動室１４に収容されており、移動体２０Ａの移動のための駆動力を発生する。本実施形態では、駆動機構４０Ａは、ピエゾ素子とも呼ばれる圧電素子４１を備える。圧電素子４１の上端部は駆動室１４の上壁面に固定されており、下端部は移動体２０Ａの上端に接触している。圧電素子４１は、電気的駆動力によって自身の中心軸ＰＸに沿って伸縮変形する。圧電素子４１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。
【００３３】
圧電素子４１が伸長すると移動体２０Ａは下方に押される外力を受けて第１方向Ｄ１に移動する。圧電素子４１が収縮すると移動体２０Ａは付勢部３０の弾性力によって第２方向Ｄ２に移動する。移動体２０Ａは、例えば、１０〜５００μｍ程度の範囲で往復移動するものとしてもよい。移動体２０Ａが、２つの移動方向Ｄ１，Ｄ２に往復移動するピストン運動をすることによって、収容室１２の流体ＦＬが、吐出口１６から吐出される。移動体２０Ａの移動による流体ＦＬの吐出のメカニズムについての詳細は後述する。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
図２は、吐出部１０Ａの内部構成の一部を抜き出して示す概略図である。上述したように、吐出部１０Ａのヘッド本体部１１は、収容室１２と、駆動室１４と、を備えている。ヘッド本体部１１では、収容室１２と駆動室１４とに跨がって、移動体２０Ａが収容されており、駆動室１４における移動体２０Ａの上方に、駆動機構４０Ａの圧電素子４１が配置され、下方に付勢部３０が配置されている。ヘッド本体部１１では、移動体２０Ａは、後述する中心軸ＣＸの弾性的な回動が許容されるように、ヘッド本体部１１の内壁面から離間した位置に支持されている。
【００４４】
移動体２０Ａは、金属によって構成される。移動体２０Ａは、その中心に中心軸ＣＸが通る柱状の本体部２１を有する。本実施形態では、本体部２１は略円柱状である。本体部２１の直径は、例えば、０．３〜５ｍｍ程度としてよい。本体部２１は、収容室１２と駆動室１４の境界に配置される。上述したシール部材１９は、本体部２１に気密に取り付けられている。以下、移動体２０Ａの中心軸ＣＸに沿った方向における収容室１２側の端部を「先端部２２」と呼び、その反対側の端部を「後端部２６」と呼ぶ。
【００４５】
移動体２０Ａの先端部２２は、収容室１２において、吐出口１６と対向する位置に配置される。上述した移動体２０Ａの移動方向である第１方向Ｄ１は、先端部２２が吐出口１６に向かう方向であり、第２方向Ｄ２は、先端部２２が吐出口１６から離れる方向である。移動体２０Ａは、先端部２２が吐出口１６を閉塞する位置まで第１方向Ｄ１に移動することができ、吐出口１６を閉塞する閉塞動作が可能である。
【００４６】
移動体２０Ａは、先端部２２によって吐出口１６を気密に封止できるように、本体部２１の中心軸ＣＸが、吐出口１６の中心軸ＮＸとほぼ一致するように配置されることが望ましい。また、先端部２２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２２の中心軸ＣＸに直交する方向における直径は、直孔部１７の開口径よりも大きく、吐出口１６の拡大開口部１８の上端における開口径よりも小さいことが望ましい。
【００４７】
なお、図２では、移動体２０Ａの先端部２２が吐出口１６の拡大開口部１８内に配置されている状態が例示されているが、移動体２０Ａが第２方向Ｄ２に移動したときに、その先端部２２は、拡大開口部１８の外まで移動するものとしてもよい。あるいは、先端部２２は、拡大開口部１８の内部で往復移動を繰り返すものとしてもよい。
【００４８】
先端部２２の上方には、先細部２３が設けられている。先細部２３は、収容室１２内に配置され、下方の先端部２２に向かって徐々に直径が縮小している部位である。先細部２３を有することによって、流体ＦＬが収容されている収容室１２における移動体２０Ａの移動抵抗が低減される。また、移動体２０Ａが軽量化される。先細部２３は省略されてもよい。
【００４９】
先細部２３の上方には、鍔部２４が設けられている。鍔部２４は、収容室１２内に配置され、本体部２１から中心軸ＣＸに交差する方向に突出している部位である。鍔部２４は、移動体２０Ａが吐出口１６に向かう方向に移動するときに、収容室１２の流体ＦＬを吐出口１６の方へと押す機能を有する。鍔部２４は省略されてもよい。
【００５０】
後端部２６は、駆動室１４に配置されている。後端部２６は、張出部２７と、凸部２８と、を有する。張出部２７は、本体部２１から中心軸ＣＸに交差する方向に張り出している。張出部２７は、中心軸ＣＸに沿って見たときに、凸部２８を囲むように張り出している。後述するように、張出部２７は、付勢部３０から上方（第２方向Ｄ２）に向かう弾性力を受ける。
【００５１】
本実施形態では、張出部２７は、中心軸ＣＸを中心とする略円板状の部位として構成されている。ただし、中心軸ＣＸに沿った方向に見たときの張出部２７の外周輪郭形状は、特に限定されることはない。張出部２７の当該外周輪郭形状は、略楕円形状や、略三角形状、略四角形状、その他の略多角形状などを有していてもよい。張出部２７は、肉抜き部としての貫通孔や凹部を有していてもよい。
【００５２】
吐出部１０Ａでは、張出部２７の外周側面と、張出部２７の側方に位置する駆動室１４の壁部１４ｗとの間の最短距離が、１０〜１００μｍ程度であることが望ましい。吐出部１０Ａでは、移動体２０Ａの中心軸ＣＸが傾いたときに、張出部２７が駆動室１４の壁部１４ｗに接触して、移動体２０Ａのそれ以上の傾斜を規制する。駆動室１４の壁部１４ｗは、移動体２０Ａが往復移動の軌道から逸れてしまうことを規制するガイド部として機能する。
【００５３】
凸部２８は、移動体２０Ａの後端部２６において、駆動機構４０Ａに向かって局所的に突起している部位である。本実施形態では、凸部２８は、張出部２７の上面に設けられている。凸部２８は、その頂部２８ｔが移動体２０Ａの中心軸ＣＸ上に位置するように設けられている。吐出部１０Ａにおいて、移動体２０Ａは、凸部２８の頂部２８ｔが圧電素子４１の下端に接触するように取り付けられていることが望ましい。これによって、凸部２８の頂部２８ｔが、駆動機構４０に接触して外力を受ける当接部２８ｔとして機能する。
【００５４】
移動体２０Ａは、当接部２８ｔを介して、駆動機構４０Ａの圧電素子４１から第１方向Ｄ１へ移動する駆動力となる外力を受ける。当接部２８ｔは、張出部２７において、駆動機構４０Ａから局所的に外力が付与される部位である。なお、移動体２０Ａは、その中心軸ＣＸが、駆動機構４０Ａの圧電素子４１の中心軸ＰＸと一致するように配置されることが望ましい。これによって、圧電素子４１からの外力によって移動体２０Ａが、その往復移動の軌道から逸れてしまうことが抑制される。また、圧電素子４１から移動体２０Ａに外力を効率よく付与することができ、移動体２０Ａの移動制御の効率を高めることができる。
【００５５】
凸部２８は、後述する移動体２０Ａの位置調整の機能を良好に発揮させるために、駆動機構４０Ａに対して点接触して外力を受けるように構成されていることが望ましい。凸部２８は、駆動機構４０Ａに向かって凸の曲面を有することが望ましく、凸部２８の当接部２８ｔは、当該曲面の頂点であることが望ましい。凸部２８は、中心軸ＣＸ上に中心が位置する略半球形状を有していることが望ましい。凸部２８は、張出部２７の上面に球状の部材を接合することによって設けてもよい。
【００５６】
本実施形態では、付勢部３０は、移動体２０Ａの張出部２７の下方に配置されて、張出部２７に対して、第２方向Ｄ２に弾性力を付与している。付勢部３０は、移動体２０Ａを、その移動方向に弾性変位可能に支持している。移動体２０Ａは、圧電素子４１が収縮したときに、付勢部３０によって付与される第２方向Ｄ２への弾性力によって、圧電素子４１の下端の変位に追従して、圧電素子４１との接触したまま、第２方向Ｄ２へと移動する。
【００５７】
なお、本実施形態では、圧電素子４１は、伸長変形するときにも、移動体２０Ａを介して付勢部３０から第２方向への弾性力を受けている。付勢部３０のその弾性力によって、圧電素子４１が過度に伸びきってしまうことが抑制されており、リンギング現象による圧電素子４１の破損・劣化が抑制される。
【００５８】
本実施形態では、付勢部３０は、皿ばねやコイルばねなどの弾性部材によって構成される。付勢部３０は、移動体２０Ａの中心軸ＣＸに沿って見たときに、中心軸ＣＸを中心として、当接部２８ｔを円周状に囲むように配置されており、張出部２７における中心軸ＣＸを中心とする円周上の領域に対して弾性力を付与している。付勢部３０による弾性力は、張出部２７における接触領域に対してほぼ均等に付与されていることが望ましい。これによって、移動体２０Ａの配置姿勢がより安定するため、吐出口１６に対する移動体２０Ａの先端部２２の位置ずれの発生が抑制される。
【００５９】
本実施形態では、移動体２０Ａは、中心軸ＣＸに沿った方向に見たときに、当接部２８ｔとは重ならない位置において、付勢部３０から弾性力を付与されて、中心軸ＣＸが移動体２０Ａの移動方向に沿った姿勢となるように支持されている。この付勢部３０による支持によって、移動体２０Ａは、その先端部２２が中心軸ＣＸに交差する方向である第１方向Ｄ１に交差する方向への弾性変位が許容されている状態にされている。移動体２０Ａが中心軸ＣＸに交差する方向からの外力を受けると、付勢部３０が弾性変形して、移動体２０Ａの中心軸ＣＸは、規定の位置から弾性的に傾斜するように変位する。本実施形態では、移動体２０Ａは、凸部２８の当接部２８ｔを支点として中心軸ＣＸが弾性的に回転移動する。移動体２０Ａがこのように支持されていることによって、移動体２０Ａが吐出口１６を閉塞するときに、先端部２２が第１方向Ｄ１に交差する方向へ変位して、吐出口１６に対する移動体２０Ａの先端部２２の位置ずれ誤差が吸収される（詳細は後述）。
【００６０】
流体吐出装置１００における流体の吐出メカニズムを説明する。まず、移動体２０Ａが駆動機構４０Ａの外力によって第１方向Ｄ１に移動して、移動体２０Ａの先端部２２が吐出口１６を閉塞している状態において、収容室１２に流体ＦＬが供給部５０から圧送されて、収容室１２の内圧が予め決められた圧力まで高められる。そして、駆動機構４０Ａの圧電素子４１が収縮して、付勢部３０の弾性力によって、移動体２０Ａを吐出口１６から離れる第２方向Ｄ２に移動させる。このとき、移動体２０Ａの先端部２２と吐出口１６との間に、収容室１２の内圧を駆動力として流体ＦＬが流入する。
【００６１】
次に、吐出口１６が開放された後の予め決められたタイミングで、駆動機構４０Ａの圧電素子４１が伸長して、移動体２０Ａを第１方向Ｄ１に移動させる。すると、流体ＦＬが、移動体２０Ａの先端部２２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２０Ａが第１方向Ｄ１への移動を継続して、先端部２２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。
【００６２】
図３Ａおよび図３Ｂを参照して、吐出口１６に対する移動体２０Ａの先端部２２の位置ずれ誤差が吸収されるメカニズムを説明する。図３Ａには、吐出口１６に対する移動体２０Ａの先端部２２が位置ずれしている状態が例示されている。図３Ｂには、図３Ａの状態から移動体２０Ａが第１方向Ｄ１に移動して、先端部２２によって吐出口１６が閉塞された状態が例示されている。
【００６３】
流体吐出装置１００では、移動体２０Ａは、移動体２０Ａの取り付け時の誤差や、移動体２０Ａの取り付け姿勢の経年変化などによって、図３Ａに例示されているように、移動体２０Ａの中心軸ＣＸが規定の位置から傾斜した状態になる場合がある。本実施形態では、移動体２０Ａの中心軸ＣＸの規定の位置は、吐出口１６の中心軸ＰＸにほぼ重なる位置である。このような状態では、移動体２０Ａの先端部２２が、吐出口１６に正対する規定の位置から外れた位置に位置してしまう。
【００６４】
上記のように、本実施形態では、移動体２０Ａの先端部２２が中心軸ＣＸに交差する方向に弾性変位が可能な状態で移動体２０Ａが支持されており、移動体２０Ａの先端部２２が、吐出口１６に向かって、第１方向Ｄ１に交差する方向に変位することができる。そのため、図３Ａのような状態であっても、移動体２０Ａを第１方向Ｄ１に移動させることによって、移動体２０Ａの先端部２２が、吐出口１６の方へと変位し、図３Ｂのように、中心軸ＣＸの傾斜が補正され、先端部２２によって吐出口１６が閉塞される。このように、移動体２０Ａの位置ずれ誤差が、移動体２０Ａの弾性変位によって吸収され、移動体２０Ａの位置ずれに起因して、吐出口１６が適切に閉塞されなくなってしまうことが抑制される。よって、吐出口１６の閉塞状態の悪化による流体ＦＬの漏洩や、流体ＦＬの吐出不良の発生などの不具合が抑制される。
【００６５】
特に、本実施形態では、移動体２０Ａが、凸部２８の当接部２８ｔにおいて圧電素子４１に対して点接触しており、移動体２０Ａの中心軸ＣＸが、当接部２８ｔを支点として、より弾性的に回動しやすく構成されている。従って、移動体２０Ａの中心軸ＣＸが円滑に回動することが促進され、吐出口１６に対する先端部２２の位置ずれ誤差の吸収がさらに促進される。
【００６６】
加えて、本実施形態では、移動体２０Ａは、本体部２１に取り付けられたシール部材１９のみによって側方への移動が規制されるように支持されている。これによって、移動体２０Ａの中心軸ＣＸの回動が、さらに円滑化されるため、吐出口１６に対する先端部２２の位置ずれ誤差を吸収する機能が、より一層、高められている。
【００６７】
また、本実施形態では、吐出口１６が拡大開口部１８を有しているため、移動体２０Ａの先端部２２が、吐出口１６における適切な着座位置に誘導されやすい。さらに、本実施形態では、上述したように、駆動室１４の壁部１４ｗによるガイドによって、移動体２０Ａの中心軸ＣＸが著しく傾斜してしまうことが抑制されており、吐出口１６に対する先端部２２の位置ずれが、さらに抑制されている。
【００６８】
以上のように、本実施形態の流体吐出装置１００によれば、吐出口１６に対する移動体２０Ａの位置ずれ誤差が生じている場合であっても、その位置ずれ誤差が、移動体２０Ａの先端部２２の第１方向Ｄ１に交差する方向への弾性変位によって吸収される。よって、移動体２０Ａの位置ずれ誤差に起因する不具合の発生が抑制される。また、吐出部１０Ａに対する移動体２０Ａの位置決めに要求される精度が緩和されるため、移動体２０Ａの取り付けのための作業時間を低減することができ、移動体２０Ａの取り付け姿勢の経年変化に対する耐久性を高めることができる。その他に、本実施形態の流体吐出装置１００によれば、本実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【００６９】
B．第２実施形態：
図４は、第２実施形態における流体吐出装置の吐出部１０Ｂが備える移動体２０Ｂおよび駆動機構４０Ｂ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、移動体２０Ｂおよび駆動機構４０Ｂ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。
【００７０】
第２実施形態の移動体２０Ｂの構成は、後端部２６の凸部２８が省略されている点以外は、第１実施形態の移動体２０Ａの構成とほぼ同じである。移動体２０Ｂでは、張出部２７の上面が平坦面として構成されている。
【００７１】
第２実施形態の駆動機構４０Ｂの構成は、圧電素子４１の下端に突起部４２が設けられている点以外は、第１実施形態の駆動機構４０Ａの構成とほぼ同じである。突起部４２は、張出部２７に向かって突起している。駆動機構４０Ｂの圧電素子４１は、突起部４２の頂部４２ｔにおいて、移動体２０Ｂの張出部２７に接触して、張出部２７に局所的に外力を付与する。以下では、移動体２０Ｂの張出部２７において、突起部４２の頂部４２ｔが局所的に接触する部位を「当接部２７ｔ」とも呼ぶ。
【００７２】
突起部４２は、圧電素子４１の中心軸ＰＸ上に位置することが望ましい。また、移動体２０Ｂは、突起部４２の頂部４２ｔが中心軸ＣＸ上に位置するように、つまり、張出部２７における当接部２７ｔが中心軸ＣＸ上に位置するように、吐出部１０Ｂに取り付けられることが望ましい。
【００７３】
突起部４２は、移動体２０Ｂの張出部２７の上面に対して点接触が可能なように構成されていることが望ましい。突起部４２は、移動体２０Ｂに向かって凸の曲面を有することが望ましい。そして、突起部４２の頂部４２ｔである当該曲面の頂点は、圧電素子４１の中心軸ＰＸ上に位置していることが望ましい。突起部４２は、中心軸ＣＸ上に中心が位置する略半球形状を有していることが望ましい。突起部４２は、圧電素子４１の下端面に対して球状の部材を接合することによって設けられてもよい。
【００７４】
第２実施形態の流体吐出装置においては、駆動機構４０Ｂの突起部４２が、移動体２０Ｂの中心軸ＣＸが弾性変位するための支点として機能する。そのため、第１実施形態で説明したのと同様に、吐出口１６に対する移動体２０Ｂの先端部２２の位置ずれに起因する不具合の発生が抑制される。また、第２実施形態の流体吐出装置においては、圧電素子４１の突起部４２を指標として、移動体２０Ｂの中心軸ＣＸの位置を決めることができるため、移動体２０Ｂの取り付け精度を高めることができる。その他に、第２実施形態の流体吐出装置によれば、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。
【００７５】
C．第３実施形態：
図５は、第３実施形態における流体吐出装置の吐出部１０Ｃが備える移動体２０Ａおよび駆動機構４０Ｂ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、第１実施形態の移動体２０Ａに、第２実施形態の駆動機構４０Ｂが組み合わされている点以外は、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では、駆動機構４０Ｂは、圧電素子４１の下端に設けられた突起部４２を介して、移動体２０Ａの凸部２８に接触して、移動体２０Ａに外力を付与する。移動体２０Ａは、凸部２８の頂部２８ｔと突起部４２の頂部４２ｔ同士が互いに接触するように、移動体２０Ａの中心軸ＣＸ上に突起部４２の頂部４２ｔが位置するように取り付けられることが望ましい。
【００７６】
第３実施形態の流体吐出装置においては、移動体２０Ａの凸部２８と駆動機構４０Ｂの突起部４２との接点を支点として、移動体２０Ａの中心軸ＣＸが、より回動しやすくなっている。そのため、移動体２０Ａの中心軸ＣＸの回動による吐出口１６に対する移動体２０Ａの先端部２２の位置ずれ誤差の吸収がさらに促進される。また、第３実施形態の流体吐出装置においては、圧電素子４１の突起部４２を指標として、移動体２０Ａの中心軸ＣＸの位置を決めることができるため、第２実施形態で説明したのと同様に、移動体２０Ａの取り付け精度を高めることができる。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。
【００７７】
D．第４実施形態：
図６は、第４実施形態における流体吐出装置の吐出部１０Ｄが備える移動体２０Ｂおよび駆動機構４０Ｄ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の構成は、駆動機構４０Ｄの構成が異なっている点以外は、第２実施形態の流体吐出装置の構成とほぼ同じであり、第４実施形態の吐出部１０Ｄは、第２実施形態の移動体２０Ｂを備える。
【００７８】
第４実施形態の駆動機構４０Ｄは、圧電素子４１に加えて、球状部材４３と、支持部材４４と、を備えている。球状部材４３は、略球形の形状を有する部材であり、圧電素子４１と移動体２０Ｂの張出部２７との間に配置される。球状部材４３は、真球でなくてもよく、楕円体であってもよい。球状部材４３は、圧電素子４１に向かう方向に凸の曲面を有し、当該曲面は、圧電素子４１の下端に接する頂点を有する。また、球状部材４３は、移動体２０Ｂに向かう方向に凸の曲面を有し、当該曲面は、移動体２０Ｂの張出部２７の上面に接する頂点を有する。第４実施形態では、駆動機構４０Ｄが移動体２０Ｂに付与する外力は、球状部材４３によって媒介される。
【００７９】
以下では、球状部材４３と移動体２０Ｂの張出部２７との接点を、「当接部２７ｓ」とも呼ぶ。球状部材４３は、駆動機構４０Ｄ側の頂点および移動体２０Ｂ側の頂点がそれぞれ、吐出口１６の中心軸ＮＸ上に位置することが望ましく、圧電素子４１の中心軸ＰＸ上に位置することが望ましい。また、移動体２０Ｂは、当接部２７ｓが中心軸ＣＸ上に位置するように、吐出部１０Ｄに取り付けられることが望ましい。
【００８０】
支持部材４４は、移動体２０Ｂの張出部２７上での球状部材４３の移動を規制するように、球状部材４３を支持する。支持部材４４は、例えば、中央に球状部材４３を嵌め込むための貫通孔が設けられたダイアフラムなどの膜状部材によって構成される。支持部材４４は、その端部が駆動室１４の内壁面に固定され、移動体２０Ｂの移動に伴って中央部位が上下方向に撓む。
【００８１】
第４実施形態の流体吐出装置によれば、移動体２０Ｂの中心軸ＣＸが、球状部材４３との接点である当接部２７ｓを支点として、弾性的に回動しやすい状態にされる。従って、上記の各実施形態で説明したのと同様に、吐出口１６に対する移動体２０Ｂの先端部２２の位置ずれ誤差が吸収される。その他に、第４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。
【００８２】
E．第５実施形態：
図７は、第５実施形態における流体吐出装置１００Ｅの構成を示す概略図である。第５実施形態における流体吐出装置１００Ｅの構成は、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１実施形態の流体吐出装置１００の構成とほぼ同じである。
【００８３】
第５実施形態の吐出部１０Ｅ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。第５実施形態では、収容室１２の内壁面には、供給流路１５から流体ＦＬが流入する流入口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２０Ａに向かって開口している。
【００８４】
流体吐出装置１００Ｅ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。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。
【００８５】
第５実施形態の流体吐出装置１００Ｅによれば、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。加えて、第５実施形態の流体吐出装置１００Ｅによれば、収容室１２内におけるそうした流体ＦＬの流れによって、移動体２０Ａの位置ずれ誤差が生じたとしても、移動体２０Ａの先端部２２が変位することによって、その位置ずれ誤差が吸収される。その他に、第５実施形態の流体吐出装置１００Ｅ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。なお、第５実施形態の流体吐出装置１００Ｅの移動体２０Ａおよび駆動機構４０Ａには、第１実施形態の構成に代えて、上記の第２実施形態や、第３実施形態、第４実施形態の構成が適用されてもよい。
【００８６】
F．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。以下の説明では、移動体２０Ａ，２０Ｂ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「移動体」と総称する。「吐出部１０Ａ〜１０Ｅ」、「駆動機構４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ」、「流体吐出装置１００，１００Ｅ」、「当接部２７ｔ，２８ｔ，２７ｓ」についても同様に、それぞれ、「吐出部」、「駆動機構」、「流体吐出装置」、「当接部」と総称する。
【００８７】
F1．変形例１：
上記の各実施形態では、移動体の移動方向Ｄ１，Ｄ２はＺ方向に沿った方向であり、Ｚ方向に沿った方向である。これに対して、移動体の移動方向Ｄ１，Ｄ２はＺ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Ｄ１，Ｄ２は、Ｚ方向に交差する方向であってもよい。同様に、移動体の移動方向Ｄ１，Ｄ２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。
【００８８】
F2．変形例２：
上記の各実施形態では、移動体は、自身の中心軸ＣＸに沿った方向である移動方向Ｄ１，Ｄ２に移動している。これに対して、移動体の移動方向Ｄ１，Ｄ２は、自身の中心軸ＣＸに沿った方向でなくてもよく、自身の中心軸ＣＸに交差する方向であってもよい。この場合においても、移動体は、その先端部２２が、第１方向Ｄ１に交差する方向に弾性変位するように、付勢部３０に支持されていればよい。上記各実施形態では、移動体は、流体ＦＬの吐出工程において、先端部２２が吐出口１６に嵌まって吐出口１６を閉塞している。これに対して、流体ＦＬの吐出工程においては、移動体は、先端部２２が吐出口１６を閉塞する位置までは移動しないものとしてもよい。移動体は、流体吐出装置の待機時間などにのみ、移動体の先端部２２を、吐出口１６を閉塞することができる位置まで移動するものとしてもよい。
【００８９】
F3．変形例３：
上記の各実施形態において、移動体は、中心軸ＣＸ上に、当接部を有している。これに対して、移動体は、中心軸ＣＸ上に、当接部を有していなくてもよい。この場合には、付勢部は、移動体における中心軸ＣＸに沿った方向において当接部に重なる位置に、弾性力を付与してもよい。例えば、移動体の本体部２１から中心軸ＣＸに交差する方向に突出している延伸部の端部を当接部として駆動機構が外力を付与し、付勢部が、中心軸ＣＸに沿った方向における当該当接部の反対側から弾性力を付与して、移動体を支持する構成としてもよい。このような構成でも、移動体が、付勢部の弾性力によって、本体部２１の先端に位置する先端部２２が中心軸ＣＸに交差する方向に弾性変位可能な状態で支持されていればよい。
【００９０】
F4．変形例４：
上記の各実施形態では、付勢部３０は、皿ばねやコイルばねなどの弾性部材によって構成され、移動体の張出部２７における中心軸ＣＸを中心とする円周上の領域全体にわたって弾性力を付与している。これに対して、付勢部３０は、移動体の張出部２７における中心軸ＣＸを中心とする円周上の領域全体にわたって弾性力を付与する構成でなくてもよい。付勢部３０は、例えば、中心軸ＣＸの周りに分散して配置された複数の弾性部材によって構成されてもよい。また、付勢部は、皿ばねやコイルばねなどの弾性部材によって構成されてもよく、例えば、板バネによって構成されてもよい。また、ゴムなど、樹脂製の弾性を有する弾性部材によって構成されてもよい。
【００９１】
F5．変形例５：
上記の各実施形態において、移動体は、付勢部３０によって支持されている。これに対して、移動体は、付勢部３０に代えて、あるいは、付勢部３０に加えて、他の支持部によって支持されていてもよい。移動体は、先端部２２が第１方向Ｄ１に交差する方向に変位可能な状態で支持されていればよい。移動体は、例えば、上方から糸状の部材によって吊り下げられた状態で支持されていてもよい。移動体は、空気の圧力を利用して支持されてもよい。具体的には、移動体は、下方から張出部２７に対して噴射される空気の圧力によって支持されてもよい。移動体は、磁力を利用して支持されてもよい。具体的には、例えば、張出部２７と張出部２７の下方とそれぞれ磁力によって反発し合うように磁石を配置して、移動体を支持してもよいし、移動体を磁力によって駆動機構に吸着させて支持させてもよい。移動体は、例えば、ヒンジ機構など、駆動機構に対して回動可能な関節部を介して、駆動機構に連結されていることによって、支持されていてもよい。
【００９２】
F6．変形例６：
上記の各実施形態において、付勢部３０は、移動体の張出部２７に弾性力を付与している。これに対して、移動体の張出部２７は省略されてもよく、付勢部３０は、張出部２７以外の部位に対して弾性力を付与してもよい。例えば、付勢部３０は、移動体の本体部２１の側面に設けられた凹部に係合することによって、移動体に対して、第２方向Ｄ２への弾性力を付与してもよい。
【００９３】
F7．変形例７：
上記の各実施形態において、凸部２８は、張出部２７の中央において局所的に突起した部位として構成されている。これに対して、凸部２８は、例えば、張出部２７の駆動機構側の上面全体が、駆動機構側に隆起した曲面として構成されてもよい。駆動機構の突起部４２についても、同様に、圧電素子４１の下端面全体が移動体に向かって隆起した曲面として構成されてもよい。
【００９４】
F8．変形例８：
上記の各実施形態において、駆動機構は、圧電素子４１の伸縮変形によって、移動体を移動させる外力を発生させている。これに対して、駆動機構は圧電素子４１の伸縮変形以外の手段によって、移動体を移動させる外力を発生させてもよい。駆動機構は、例えば、ソレノイドによって、移動体を移動させる外力を発生させてもよい。
【００９５】
F9．変形例９：
上記の各実施形態においては、駆動室１４の壁部１４ｗが、移動体の移動をガイドできる程度の距離だけ離間した位置に設けられている。これに対して、駆動室１４の壁部１４ｗは、移動体の移動をガイドしない程度に、移動体に対して離間していてもよい。また、上記の各実施形態において、収容室１２の壁部が、移動体の移動をガイドできる程度に、移動体に接近して設けられていてもよい。なお、収容室１２や駆動室１４の壁部は、移動体の先端部２２の弾性変位を許容できる程度に、移動体に対して離間していることが望ましい。
【００９６】
F10．変形例１０：
上記の各実施形態において、シール部材１９は省略されてもよく、移動体は、下方に配置されている付勢部によってのみ支持されるものとしてもよい。なお、この場合には、駆動室１４は、流体ＦＬが収容される収容室１２の一部であると解釈することもできる。
【００９７】
F11．変形例１１：
上記第５実施形態では、収容室１２から流出口５６ｏを介して流出流路５６へと流出した流体ＦＬは、循環部５５によって、供給部５０へと循環されて再利用されている。これに対して、流出流路５６へと流出した流体ＦＬは、供給部５０へと循環されなくてもよい。流出流路５６へと流出した流体ＦＬは、例えば、そのまま流体吐出装置の外部に排出されてもよいし、収容室１２に直接、循環されてもよい。
【００９８】
F12．変形例１２：
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。
【００９９】
F13．変形例１３：
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、移動体と、駆動機構と、付勢部と、を備える。前記収容室は、流体を収容する。前記収容室は、前記流体を吐出する吐出口を有する。前記移動体は、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向かう第１方向と、前記先端部が前記吐出口から離れる前記第１方向とは反対の第２方向と、に移動する。前記移動体は、前記先端部によって前記吐出口を閉塞する。前記駆動機構は、前記移動体に対して外力を付与し、前記先端部を前記第１方向に移動させて、前記吐出口から前記流体を押し出す。前記付勢部は、前記移動体に前記第２方向への弾性力を付与して、前記先端部が前記第１方向に交差する方向に弾性変位する状態で前記移動体を支持する。
この形態の流体吐出装置によれば、付勢部の弾性力によって、移動体の先端部が弾性移動することによって、吐出口に対する先端部の位置ずれ誤差が生じていたとしても、先端部が吐出口を閉塞するときに、その誤差を吸収することができる。よって、吐出口に対する移動体の位置ずれに起因する不具合の発生が抑制される。
【０１００】
F14．変形例１４：
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】
【０１０１】
１０Ａ〜１０Ｅ…吐出部、１１…ヘッド本体部、１１ｂ…底面、１２…収容室、１２ｂ…底面、１４…駆動室、１４ｗ…壁部、１５…供給流路、１５ｏ…流入口、１６…吐出口、１７…直孔部、１８…拡大開口部、１９…シール部材、２０Ａ，２０Ｂ…移動体、２１…本体部、２２…先端部、２３…先細部、２４…鍔部、２６…後端部、２７…張出部、２７ｓ…当接部、２７ｔ…当接部、２８…凸部、２８ｔ…頂部（当接部）、３０…付勢部、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｄ…駆動機構、４１…圧電素子、４２…突起部、４２ｔ…頂部、４３…球状部材、４４…支持部材、５０…供給部、５１…配管、５２…流体貯留部、５３…圧力発生部、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、１００，１００Ｅ…流体吐出装置、ＣＸ…中心軸、Ｄ１…第１方向、Ｄ２…第２方向、ＦＬ…流体、ＮＸ…中心軸、ＰＸ…中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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