(57)【要約】【課題】液体噴射装置における流路の流路抵抗を制御する技術を改善する。【解決手段】液体噴射装置は、吐出液体をノズルから吐出させるための圧力を生じさせる圧力室に接続され、前記吐出液体が流通する流路と、前記流路の一部の断面積を変更して、前記流路における流路抵抗を変更する流路抵抗変更部と、を備える。前記流路抵抗変更部は、前記流路の断面積を変更するように移動する可動壁部と、前記可動壁部を移動させるアクチュエーターと、前記可動壁部の移動量を前記アクチュエーターの変位量よりも増大させる拡大変位機構と、を備える。【選択図】図２
2019064037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体噴射装置であって、
ノズルに連通し、前記ノズルから吐出される吐出液体が収容され、前記吐出液体を前記ノズルから吐出させるための圧力を生じさせる圧力室と、
前記圧力室に接続され、前記吐出液体が流通する流路と、
前記流路の一部の断面積を変更して、前記流路における流路抵抗を変更する流路抵抗変更部と、
を備え、
前記流路抵抗変更部は、
前記流路の一部の壁部を構成し、前記流路の断面積を変更するように移動する可動壁部と、
前記可動壁部を移動させるアクチュエーターと、
前記アクチュエーターと、前記可動壁部と、の間に設けられ、前記可動壁部の移動量を前記アクチュエーターの変位量よりも増大させる拡大変位機構と、
を備える、液体噴射装置。
【請求項２】
請求項１記載の液体噴射装置であって、
前記拡大変位機構は、
液体が封入されている液体室と、
前記液体室の壁面の一部を構成し、前記アクチュエーターの変位に応じて変位して、前記液体に圧力を付与する第１壁部と、
前記液体室の壁面の一部を構成し、前記液体に面している面積が、前記液体に面している前記第１壁部の面積よりも小さく、前記第１壁部が変位して前記液体に圧力を付与したときに、前記液体の圧力によって、前記液体室から離れる方向である第１方向に、前記第１方向とは反対の第２方向に働く弾性力が生じる状態で変位する第２壁部と、
を備え、
前記可動壁部は、前記第２壁部の変位に応じて変位する、液体噴射装置。
【請求項３】
請求項２記載の液体噴射装置であって、
前記拡大変位機構の前記第２壁部は、前記液体の圧力によって前記第１方向に変位したときに、前記第２方向に働く前記弾性力が生じるように撓み変形するダイヤフラムによって構成されている、液体噴射装置。
【請求項４】
請求項２記載の液体噴射装置であって、
前記拡大変位機構の前記第２壁部は、弾性部材によって支持されており、
前記弾性部材は、前記第１壁部が変位して前記液体に圧力を付与したときに、前記第２方向に働く弾性力が生じるように弾性変形して、前記第２壁部の位置を前記第１方向に移動させる、液体噴射装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の液体噴射装置であって、
前記液体室には、前記液体とともに、前記液体に圧力が付与されたときの前記液体の体積の変化を抑制するフィラーが封入されている、液体噴射装置。
【請求項６】
請求項１記載の液体噴射装置であって、
前記拡大変位機構は、回動軸を中心に回動する連結部材によって構成され、
前記連結部材は、
前記アクチュエーターに接続され、前記アクチュエーターの変位に応じて変位する第１変位部と、
前記可動壁部に接続され、前記可動壁部とともに変位する第２変位部と、
を有し、
前記回動軸は、前記第２変位部よりも前記第１変位部に近い位置に位置している、液体噴射装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の液体噴射装置であって、
前記流路は、前記圧力室に前記吐出液体を供給する供給流路である、液体噴射装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の液体噴射装置であって、
前記流路は、前記圧力室から前記吐出液体を流出させる排出流路である、液体噴射装置。
【請求項９】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の液体噴射装置であって、
前記流路は、前記圧力室に前記吐出液体を供給する供給流路と、前記圧力室から前記吐出液体を流出させる排出流路と、を含み、
前記流路抵抗変更部は、前記供給流路の流路抵抗を変更する第１流路抵抗変更部と、前記排出流路の流路抵抗を変更する第２流路抵抗変更部と、を含む、液体噴射装置。
【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液体噴射装置であって、
前記ノズルとして、第１ノズルと、第２ノズルと、を有し、
前記圧力室として、前記第１ノズルに連通している第１圧力室と、前記第２ノズルに連通している第２圧力室と、を有し、
前記流路として、前記第１圧力室に接続されている第１流路と、前記第２圧力室に接続されている第２流路と、を有し、
前記流路抵抗変更部は、前記第１流路の前記可動壁部として前記第１流路の断面積を変更するように移動する第１可動壁部と、前記第２流路の前記可動壁部として前記第２流路の断面積を変更するように移動する第２可動壁部と、が連結されている連結可動部材を、有し、
前記流路抵抗変更部は、前記連結可動部材を、前記拡大変位機構を介して、前記アクチュエーターによって移動させることによって、前記第１流路の流路抵抗と前記第２流路の流路抵抗とを、ともに変更する、液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧力室に収容されている吐出用の液体（以下、単に「吐出液体」とも呼ぶ。）に対して、アクチュエーターによって圧力を付与し、圧力室に連通しているノズルから吐出させる種々の液体噴射装置が提案されている。そうした液体噴射装置には、圧力室に接続されている吐出液体の流路の内壁面をアクチュエーターによって変位させて、その流路の流路抵抗を可変に制御するものがある（例えば、下記の特許文献１，２等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−６３０４７号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１３０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような液体噴射装置においては、吐出液体の噴射の精度を高めるために、圧力室の圧力をより高い精度で制御されることが望ましい。そのため、圧力室に接続されている吐出液体の流路における流路抵抗の制御についても、より広範囲に調整できることが望ましい。また、応答遅れが抑制されるように、より高速に変更できることが望ましい。
【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］本発明の一形態によれば、液体噴射装置が提供される。この形態の液体噴射装置は；ノズルに連通し、前記ノズルから吐出される吐出液体が収容され、前記吐出液体を前記ノズルから吐出させるための圧力を生じさせる圧力室と；前記圧力室に接続され、前記吐出液体が流通する流路と；前記流路の一部の断面積を変更して、前記流路における流路抵抗を変更する流路抵抗変更部と；を備える。前記流路抵抗変更部は；前記流路の一部の壁部を構成し、前記流路の断面積を変更するように移動する可動壁部と；前記可動壁部を移動させるアクチュエーターと；前記アクチュエーターと、前記可動壁部と、の間に設けられ、前記可動壁部の移動量を前記アクチュエーターの変位量よりも増大させる拡大変位機構と、を備える。
この形態の液体噴射装置によれば、拡大変位機構によって、アクチュエーターの駆動に対する流路抵抗変更部の有する可動壁部の移動量を増大させることができる。よって、流路抵抗変更部による流路抵抗の制御をより広範囲で調整することができ、圧力室の圧力をより高い精度で制御することができる。
【０００７】
［２］上記形態の液体噴射装置において、前記拡大変位機構は；液体が封入されている液体室と；前記液体室の壁面の一部を構成し、前記アクチュエーターの変位に応じて変位して、前記液体に圧力を付与する第１壁部と；前記液体室の壁面の一部を構成し、前記液体に面している面積が、前記液体に面している前記第１壁部の面積よりも小さく、前記第１壁部が変位して前記液体に圧力を付与したときに、前記液体の圧力によって、前記液体室から離れる方向である第１方向に、前記第１方向とは反対の第２方向に働く弾性力が生じる状態で変位する第２壁部と；を備え、前記可動壁部は、前記第２壁部の変位に応じて変位してよい。
この形態の液体噴射装置によれば、液体室の液体を介して圧力を伝達させることによって、第２壁部の変位量が第１壁部よりも増大される。よって、拡大変位機構を簡易な構成によって実現することができる。また、第２壁部が第１方向に変位したときに生じる第２方向に働く弾性力によって、第１壁部を変位前の位置に戻す方向に変位させたときに、第２壁部が第２方向へと変位することが促進される。よって、アクチュエーターによる第１壁部の変位に対する第２壁部の応答性が高められ、可動壁の移動制御の精度を高めることができる。
【０００８】
［３］上記形態の液体噴射装置において、前記拡大変位機構の前記第２壁部は、前記液体の圧力によって前記第１方向に変位したときに、前記第２方向に働く前記弾性力が生じるように撓み変形するダイヤフラムによって構成されてよい。
この形態の液体噴射装置によれば、第２壁部がダイヤフラムによって構成されているため、第２壁部自身の変位によって弾性力を生じさせることができる。よって、拡大変位機構の構成が簡素化される。
【０００９】
［４］上記形態の液体噴射装置において、前記拡大変位機構の前記第２壁部は、弾性部材によって支持されており、前記弾性部材は、前記第１壁部が変位して前記液体に圧力を付与したときに、前記第２方向に働く弾性力が生じるように弾性変形して、前記第２壁部の位置を前記第１方向に移動させてよい。
この形態の拡大変位機構によれば、第２壁部を第２方向に変位させる弾性力を弾性部材によって簡易に生じさせることができる。
【００１０】
［５］上記形態の液体噴射装置において、前記液体室には、前記液体とともに、前記液体に圧力が付与されたときの前記液体の体積の変化を抑制するフィラーが封入されてよい。
この形態の液体噴射装置によれば、フィラーによって液体室の液体の圧縮を抑制することができるため、アクチュエーターの駆動力が液体の圧縮によって吸収されてしまうことを抑制することができる。よって、拡大変位機構において、第１壁部から第２壁部へと圧力を効率よく伝達させることができ、流路抵抗変更部の制御の精度を高めることができる。
【００１１】
［６］上記形態の液体噴射装置において、前記拡大変位機構は、回動軸を中心に回動する連結部材によって構成され；前記連結部材は；前記アクチュエーターに接続され、前記アクチュエーターの変位に応じて変位する第１変位部と；前記可動壁部に接続され、前記可動壁部とともに変位する第２変位部と；を有し；前記回動軸は、前記第２変位部よりも前記第１変位部に近い位置に位置してよい。
この形態の流体噴射装置によれば、拡大変位機構における連結部材の回動によって、可動壁部の変位量を、アクチュエーターの変位量よりも簡易に増大させることができる。
【００１２】
［７］上記形態の液体噴射装置において、前記流路は、前記圧力室に前記吐出液体を供給する供給流路であってよい。
この形態の液体噴射装置によれば、拡大変位機構によって、供給流路における流路抵抗の制御の精度を高めることができる。
【００１３】
［８］上記形態の液体噴射装置において、前記流路は、前記圧力室から前記吐出液体を流出させる排出流路であってよい。
この形態の液体噴射装置によれば、拡大変位機構によって、排出流路における流路抵抗の制御の精度を高めることができる。
【００１４】
［９］上記形態の液体噴射装置において、前記流路は、前記圧力室に前記吐出液体を供給する供給流路と、前記圧力室から前記吐出液体を流出させる排出流路と、を含み；前記流路抵抗変更部は、前記供給流路の流路抵抗を変更する第１流路抵抗変更部と、前記排出流路の流路抵抗を変更する第２流路抵抗変更部と、を含んでよい。
この形態の液体噴射装置によれば、拡大変位機構によって、供給流路と排出流路のそれぞれにおける流路抵抗の制御の精度を高めることができる。
【００１５】
［１０］上記形態の液体噴射装置は、前記ノズルとして、第１ノズルと、第２ノズルと、を有し；前記圧力室として、前記第１ノズルに連通している第１圧力室と、前記第２ノズルに連通している第２圧力室と、を有し；前記流路として、前記第１圧力室に接続されている第１流路と、前記第２圧力室に接続されている第２流路と、を有し；前記流路抵抗変更部は、前記第１流路の前記可動壁部として前記第１流路の断面積を変更するように移動する第１可動壁部と、前記第２流路の前記可動壁部として前記第２流路の断面積を変更するように移動する第２可動壁部と、が連結されている連結可動部材を、有し；前記流路抵抗変更部は、前記連結可動部材を、前記拡大変位機構を介して、前記アクチュエーターによって移動させることによって、前記第１流路の流路抵抗と前記第２流路の流路抵抗とを、ともに変更してよい。
この形態の液体噴射装置によれば、第１流路と第２流路の流路抵抗を連結可動部材の変位によってともに制御することができ、制御効率が高められる。
【００１６】
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。
【００１７】
本発明は、液体噴射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、液体を吐出するヘッド部や、流路の流路抵抗を制御する制御装置、ヘッド部における圧力室の圧力を制御する方法、流路の流路抵抗を制御する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】
【００１８】
【図１】第１実施形態における液体噴射装置の全体構成を示す概略ブロック図。
【図２】第１実施形態のヘッド部の構成を模式的に示す概略図。
【図３】第１実施形態の流路抵抗変更部の構成を示す第１の概略図。
【図４】第１実施形態の流路抵抗変更部の構成を示す第２の概略図。
【図５】第１実施形態の拡大変位機構の動作特性を示す第１の説明図。
【図６】第１実施形態の拡大変位機構の動作特性を示す第２の説明図。
【図７】第２実施形態の流路抵抗変更部の構成を示す第１の概略図。
【図８】第２実施形態の流路抵抗変更部の構成を示す第２の概略図。
【図９】第３実施形態の流路抵抗変更部の構成を示す第１の概略図。
【図１０】第３実施形態の流路抵抗変更部の構成を示す第２の概略図。
【図１１】第４実施形態における液体噴射装置の全体構成を示す概略ブロック図。
【図１２】第４実施形態のヘッド部の構成を模式的に示す概略図。
【図１３】第５実施形態のヘッド部の構成を模式的に示す概略図。
【図１４】第６実施形態のヘッド部の構成を模式的に示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
１．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における液体噴射装置１００Ａの全体構成を示す概略ブロック図である。液体噴射装置１００Ａは、ヘッド部１０Ａと、制御部１０１と、供給部１１０と、を備える。
【００２０】
ヘッド部１０Ａは、媒体に向かって吐出液体ＤＬを吐出する。吐出液体ＤＬは、例えば、所定の粘度を有するインクである。ヘッド部１０Ａの動作は、制御部１０１により制御される。ヘッド部１０Ａの構成については後述する。
【００２１】
制御部１０１は、ＣＰＵやメモリーを備えたコンピューターとして構成されており、メモリーに記憶された制御プログラムや命令をＣＰＵが読み出して実行することにより、液体噴射装置１００Ａを制御するための種々の機能を実現する。制御プログラムは、一時的でない有形な種々の記録媒体に記録されていてもよい。制御部１０１は、回路によって構成されていてもよい。
【００２２】
供給部１１０は、ヘッド部１０Ａに吐出液体ＤＬを供給する。供給部１１０は、タンク１１１と、圧力調整部１１５と、供給路１１６と、によって構成される。タンク１１１には、吐出液体ＤＬが収容されている。タンク１１１内の吐出液体ＤＬは、ヘッド部１０Ａに接続されている供給路１１６を通じてヘッド部１０Ａに供給される。
【００２３】
圧力調整部１１５は、供給路１１６に設けられており、供給路１１６を通じてヘッド部１０Ａに供給される吐出液体ＤＬの圧力を予め決められた圧力に調整する。圧力調整部１１５は、タンク１１１から吐出液体ＤＬを吸引するポンプや、ヘッド部１０Ａ側の圧力が所定の圧力になるように開閉するバルブなどによって構成される（図示は省略）。
【００２４】
図２は、第１実施形態のヘッド部１０Ａの構成を模式的に示す概略図である。ヘッド部１０Ａは、複数のノズル１１のそれぞれから吐出液体ＤＬを吐出する。ヘッド部１０Ａは、金属製の筐体（図示は省略）の内部に、複数の圧力室１２と、複数の吐出アクチュエーター１３と、複数の供給流路１４と、合流供給路１５と、流路抵抗変更部３０Ａと、を備える。
【００２５】
各圧力室１２は、吐出液体ＤＬを収容している。各圧力室１２にはそれぞれひとつずつノズル１１が連通している。各圧力室１２にはそれぞれひとつずつ供給流路１４が接続されている。供給流路１４は、圧力室１２に吐出液体ＤＬを供給する流路である。各供給流路１４は、接続される圧力室１２に向かって並列に延びている。各供給流路１４の一部は、流路抵抗変更部３０Ａが有する可動壁部３１に設けられた貫通孔３２によって構成されている。
【００２６】
各供給流路１４は、合流供給路１５に接続されており、合流供給路１５は、供給路１１６に接続されている。各圧力室１２には、合流供給路１５および供給流路１４を通じて、液体噴射装置１００Ａの供給部１１０から吐出液体ＤＬが供給される。
【００２７】
各圧力室１２には、ひとつずつ吐出アクチュエーター１３が接続されている。吐出アクチュエーター１３は、制御部１０１（図１）の制御下において駆動して、圧力室１２内に、吐出液体ＤＬを吐出させるための圧力を生じさせる。
【００２８】
第１実施形態では、吐出アクチュエーター１３は、印加される電圧に応じて伸縮する圧電素子（ピエゾ素子）によって構成される。吐出アクチュエーター１３は、伸縮運動によって、圧力室１２の壁面の一部を構成している圧力室ダイヤフラム１２ｗを、破線で示されているように撓み変形させる。これによって、圧力室１２の容積を変更させて、圧力室１２内に、ノズル１１から吐出液体ＤＬを吐出させるための圧力変化を生じさせる。
【００２９】
なお、ヘッド部１０Ａが有する複数のノズル１１には、少なくとも、第１ノズル１１ａと第２ノズル１１ｂとが含まれる。複数の圧力室１２には、少なくとも、第１ノズル１１ａに連通する第１圧力室１２ａと、第２ノズル１１ｂに連通している第２圧力室１２ｂと、が含まれる。複数の吐出アクチュエーター１３には、第１圧力室１２ａに接続されている第１吐出アクチュエーター１３ａと、第２圧力室１２ｂに接続されている第２吐出アクチュエーター１３ｂと、が含まれる。複数の供給流路１４には、少なくとも、第１圧力室１２ａに接続されている第１流路である第１供給流路１４ａと、第２圧力室１２ｂに接続されている第２流路である第２供給流路１４ｂと、が含まれる。
【００３０】
流路抵抗変更部３０Ａは、制御部１０１（図１）の制御下において、各供給流路１４の一部の断面積を変更して、各供給流路１４における流路抵抗を変更する。本明細書において流路の「断面積」は、当該流路における液体の流れ方向に垂直な断面における面積を意味する。流路抵抗変更部３０Ａは、複数の可動壁部３１と、駆動部３５と、を備える。
【００３１】
可動壁部３１は、供給流路１４の一部を構成する壁部である。各可動壁部３１は、各可動壁部３１を厚み方向に貫通し、供給流路１４の一部を構成する貫通孔３２を有する。第１実施形態では、複数の可動壁部３１は、一列に配列された状態で連結されて連結可動部材３３を構成している。連結可動部材３３は、可動壁部３１の配列方向を長手方向とする略長方形形状を有する板状部材として構成されている。なお、図２では、連結可動部材３３における各可動壁部３１の便宜上の境界を破線で図示してある。
【００３２】
可動壁部３１は、供給流路１４の断面積を変更するように移動する。流路抵抗変更部３０Ａでは、駆動部３５が、連結可動部材３３をその長手方向に沿って移動させることによって、可動壁部３１の貫通孔３２の位置を移動させる。貫通孔３２の位置が変更されると、各可動壁部３１が壁部を構成している部位における供給流路１４の断面積（開口面積）が変化する。なお、第１実施形態の可動壁部３１には、少なくとも、第１供給流路１４ａの断面積を変更するように移動する第１可動壁部３１ａと、第２供給流路１４ｂの断面積を変更するように移動する第２可動壁部３１ｂと、が含まれる。
【００３３】
駆動部３５は、拡大変位機構５０Ａを用いて、可動壁部３１を移動させる。拡大変位機構５０Ａを含む駆動部３５の詳細な構成および可動壁部３１を移動させるメカニズムについては後述する。
【００３４】
第１実施形態では、流路抵抗変更部３０Ａは、供給流路１４の断面積が実質的に０になった供給流路１４が閉塞された状態になるまで可動壁部３１を移動させることができるように構成されている。つまり、第１実施形態では、可動壁部３１は、供給流路１４を開閉するシャッターとして機能することができる。なお、本明細書においては、流路が閉塞され、液体の流れが遮断されている状態は、流路の流路抵抗が最大になっている状態であると解釈される。
【００３５】
液体噴射装置１００Ａでは、制御部１０１（図１）は、流路抵抗変更部３０Ａを、例えば、以下のように制御する。制御部１０１は、ノズル１１から吐出液体ＤＬを吐出するときには、まず、圧力室１２への吐出液体ＤＬの充填が迅速に行えるように、流路抵抗変更部３０Ａによって、供給流路１４の流路抵抗を最小の状態にする。なお、このとき、制御部１０１は、圧力調整部１１５を制御して、圧力室１２内の圧力をノズル１１のメニスカス耐圧以下の圧力に調整していることが望ましい。
【００３６】
次に、制御部１０１は、吐出アクチュエーター１３を駆動して、圧力室１２の容積を瞬発的に低減させて、圧力室１２内に、吐出液体ＤＬの吐出のための圧力を生じさせる。このとき、制御部１０１は、その圧力の発生タイミングに合わせて、流路抵抗変更部３０Ａの可動壁部３１を移動させて、供給流路１４の流路抵抗を増大させる。制御部１０１は、可動壁部３１によって、供給流路１４を閉塞するものとしてもよい。これによって、圧力室１２内に発生させた圧力が供給流路１４に抜けてしまうことを抑制できるため、ヘッド部１０Ａによる吐出液体ＤＬの吐出効率を高めることができる。
【００３７】
制御部１０１は、ノズル１１からの吐出液体ＤＬの吐出を開始させた後、圧力室１２の容積を増大させる。これによって、圧力室１２に、ノズル１１の吐出液体ＤＬを圧力室１２の方に引き戻す負圧が発生し、ノズル１１から吐出液体ＤＬの液滴が分離する。制御部１０１は、この負圧の発生タイミングに合わせて、供給流路１４の流路抵抗が低減される方向に可動壁部３１を移動させてもよい。可動壁部３１の移動によって供給流路１４の断面積が拡大された領域へ吐出液体ＤＬが流入することによって、圧力室１２の圧力をさらに短時間で低減させることができる。これよって、ノズル１１から吐出液体ＤＬの液滴を、より確実に分離させることができ、液滴の飛翔状態を良好にすることができる。
【００３８】
また、制御部１０１は、例えば、ヘッド部１０Ａが、予め決められた期間、吐出液体ＤＬの吐出が実行されない待機状態に入るときに、流路抵抗変更部３０Ａの可動壁部３１を移動させて、供給流路１４の流路抵抗を増大させてもよい。制御部１０１は、可動壁部３１によって、供給流路１４を閉塞するものとしてもよい。これによって、ヘッド部１０Ａの待機中にノズル１１から吐出液体ＤＬが漏洩してしまうことを抑制することができる。
【００３９】
図３および図４を参照して、流路抵抗変更部３０Ａの詳細な構成および流路抵抗変更部３０Ａにおける流路抵抗の変更メカニズムを説明する。図３，図４は、供給流路１４における吐出液体ＤＬの流れ方向に沿って見たときの流路抵抗変更部３０Ａを示す概略図である。図３は、流路抵抗変更部３０Ａによって、供給流路１４の流路抵抗が最小になっているときの状態、つまり、アクチュエーター４１が変位を発生させていない初期の状態を示している。図４は、流路抵抗変更部３０Ａによって、流路抵抗が最大になり、供給流路１４が閉塞されているとき、つまり、アクチュエーター４１が最も変位しているときの状態を示している。図４では、便宜上、可動壁部３１によって閉塞されている供給流路１４の開口の位置を破線で図示してある。
【００４０】
図３を参照する。流路抵抗変更部３０Ａは、上述した連結可動部材３３と駆動部３５とに加えて、フレーム部材３８を備える。流路抵抗変更部３０Ａは、駆動部３５と、可動壁部３１を含む連結可動部材３３とが、フレーム部材３８の内部に組み込まれて一体化されたアッセンブリーとして構成されている。駆動部３５は、変位を発生させるアクチュエーター４１と、アクチュエーター４１の変位量を拡大させて、連結可動部材３３に伝達する拡大変位機構５０Ａと、を備える。
【００４１】
第１実施形態では、アクチュエーター４１と連結可動部材３３とは、アクチュエーター４１の変位方向と、連結可動部材３３の移動方向とが平行になる状態で、上下に配列されている。拡大変位機構５０Ａは、アクチュエーター４１の変位方向において、アクチュエーター４１と連結可動部材３３とに対して同じ側に設けられている。
【００４２】
アクチュエーター４１は、制御部１０１（図１）の制御下において駆動し、伸縮運動によって変位を発生させる。第１実施形態では、アクチュエーター４１は、印加される電圧に応じて伸縮変形して変位を発生させるピエゾ素子によって構成される。
【００４３】
アクチュエーター４１の伸縮方向における第１端部４１ａは、調整部４５を介してフレーム部材３８に固定されている。アクチュエーター４１の伸縮によって、第１端部４１ａとは反対側の第２端部４１ｂの位置が移動する。アクチュエーター４１の変位量は、アクチュエーター４１の伸縮による第２端部４１ｂの移動量である。アクチュエーター４１の第２端部４１ｂは、連結部４２を介して、拡大変位機構５０Ａに接続されている。
【００４４】
第１実施形態の拡大変位機構５０Ａは、液体室５１と、液体５２と、第１壁部５３と、第２壁部５４と、によって構成される。第１実施形態では、液体室５１は、フレーム部材３８の内部に設けられた中空部位として構成され、第１壁部５３と第２壁部５４とによって封止されている。第１実施形態では、第１壁部５３と第２壁部５４とは上下に配列され、第１壁部５３はアクチュエーター４１に対向し、第２壁部５４は連結可動部材３３に対向する位置に設けられている。本明細書において、「対向する」と言うときは、対向しあう対象物同士の間に他の物が介在している状態も含むものとする。
【００４５】
液体室５１には、液体５２が封入されている。液体５２の種類は特に限定されない。液体５２は、液状の流動性を有するものであればよい。液体５２は、例えば、水や、油、液体金属、フッ素系不活性液体、液状樹脂であってもよいし、スライムなどのゲル状の流動体であってもよい。なお、液体５２は、後述する圧力の伝達効率を高めるために、与圧された状態で液体室５１に充填されていることが望ましい。また、液体５２は、圧力が変化したときのキャビテーションによる気泡の発生が抑制されるように、予め脱泡処理が施されていることが望ましい。
【００４６】
なお、拡大変位機構５０Ａには、例えば、液体室５１の圧力状態を拡大変位機構５０Ａの外部から視認できるようにするインジケーター部が設けられていてもよい。当該インジケーター部は、例えば、液体室５１の一部の壁部を、液体５２の圧力に応じて撓み変形する部材によって構成し、液体室５１の圧力状態を、当該部材の撓みの状態によって視認できるように構成されてもよい。
【００４７】
第１壁部５３は、液体室５１を気密に封止する壁部である。第１壁部５３の外周端は、フレーム部材３８に固定されている。第１壁部５３の第１壁面５３ａは、液体室５１の液体５２に面しており、液体室５１の壁面の一部を構成している。第１壁面５３ａの反対側の第２壁面５３ｂは、連結部４２を介してアクチュエーター４１の第２端部４１ｂに連結されている。
【００４８】
第１壁部５３は、アクチュエーター４１の変位に応じて厚み方向に撓み変形するダイヤフラムとして機能する。第１実施形態では、第１壁部５３は、ゴム製の膜状の部材によって構成されている。なお、第１壁部５３は、ゴム製の部材によって構成されていなくてもよい。第１壁部５３は、他の樹脂部材によって構成されてもよいし、金属板によって構成されてもよい。
【００４９】
第２壁部５４は、液体室５１を気密に封止する壁部である。第２壁部５４の外周端は、フレーム部材３８に固定されている。第２壁部５４の第１壁面５４ａは、液体室５１の液体５２に面しており、液体室５１の壁面の一部を構成している。第１壁面５４ａの反対側の第２壁面５４ｂは、連結可動部材３３の長手方向における端部に連結されている。
【００５０】
第２壁部５４は、液体室５１の圧力の変化に応じて厚み方向に撓み変形するダイヤフラムとして機能する。第２壁部５４は、撓み変形させたときに、復元力として弾性力が生じる部材によって構成されている。第１実施形態では、第２壁部５４は、ゴム製の膜状の部材によって構成されている。なお、第２壁部５４は、ゴム製の部材によって構成されていなくてもよく、他の樹脂部材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。
【００５１】
図４を参照して、拡大変位機構５０Ａによるアクチュエーター４１の変位量の拡大メカニズムを説明する。第２壁部５４は、アクチュエーター４１に押されて第１壁部５３が変位して液体室５１の液体５２の圧力が高められたときに、液体室５１から離れる方向である第１方向Ｄ１に、第１方向Ｄ１とは反対の第２方向Ｄ２に働く弾性力が生じる状態で変位する。第１方向Ｄ１は、第２壁部５４の厚み方向に沿った方向であり、液体室５１から第２壁部５４に向かう方向である。第１実施形態では、第１方向Ｄ１は、アクチュエーター４１が伸長する方向とは反対の方向でもある。第２壁部５４の変位によって生じる第２方向Ｄ２に働く弾性力は、第２壁部５４の撓み変形に対する復元力として生じる。
【００５２】
拡大変位機構５０Ａでは、第２壁部５４の第１壁面５４ａが液体室５１の液体５２に面している面積Ｓ２が、第１壁部５３の第１壁面５３ａが液体室５１の液体５２に面している面積Ｓ１よりも小さい。第１壁部５３の面積Ｓ１は、第１壁部５３の変位方向に直交する仮想平面に、第１壁面５３ａの液体５２に面している領域を、当該変位方向に投影した領域の面積である。同様に、第２壁部５４の面積Ｓ２は、第２壁部５４の変位方向に直交する仮想平面に、第１壁面５４ａの液体５２に面している領域を、当該変位方向に投影した領域の面積である。拡大変位機構５０Ａでは、上記のように、第１壁部５３の面積Ｓ１と第２壁部５４の面積Ｓ２と間に差が設けられている。そのため、第２壁部５４の変位量Ｄｐ２は、パスカルの原理によって、２つの面積Ｓ１，Ｓ２の差に応じて、アクチュエーター４１の変位量に相当する第１壁部５３の変位量Ｄｐ１よりも拡大される。
【００５３】
上記のように、連結可動部材３３は、第２壁部５４に連結されているため、第２壁部５４の変位に従って移動する。各可動壁部３１の移動量は、拡大変位機構５０Ａによって、アクチュエーター４１の変位量よりも増大される。よって、アクチュエーター４１の駆動に対する可動壁部３１の応答性が高められ、供給流路１４における流路抵抗の制御の精度が高められる。なお、流路抵抗変更部３０Ａでは、可動壁部３１の応答性をより高めるために、連結可動部材３３の移動抵抗を低減するためのローラーやベアリングなどの移動機構が設けられていることが望ましい（図示は省略）。
【００５４】
ここで、拡大変位機構５０Ａによれば、上述したように、アクチュエーター４１が伸縮したときに第２壁部５４に第２方向Ｄ２への弾性力が生じている。そのため、アクチュエーター４１が収縮するときの第２壁部５４の第２方向Ｄ２への変位が、その弾性力に補助され、第１壁部５３の変位に遅れてしまうことが抑制される。よって、アクチュエーター４１を高速に収縮させた場合であっても、第２壁部５４の応答遅れに起因して液体室５１内の圧力が急激に低下して、液体５２中に気泡が生じてしまうことが抑制される。
【００５５】
拡大変位機構５０Ａにおいて、液体室５１の液体５２中には、フィラー５５が分散されている（図３，図４）。フィラー５５は、液体５２より圧縮率が小さい材料を粒子状にした部材によって構成される。フィラー５５は、例えば、金属や樹脂、セラミックス、ガラスなどによって構成されてもよい。フィラー５５によって、アクチュエーター４１から付与される圧力が液体５２の体積の圧縮によって吸収されてしまうことが抑制される。そのため、液体室５１を介した第１壁部５３から第２壁部５４への圧力の伝達効率が高められ、アクチュエーター４１の変位に対する拡大変位機構５０Ａの応答性が高められる。なお、フィラー５５は省略されてもよい。
【００５６】
第１実施形態では、駆動部３５は、さらに、押し戻し部４３と、調整部４５と、を備える（図３，図４）。押し戻し部４３は弾性部材によって構成される。第１実施形態では、押し戻し部４３はコイルスプリングによって構成される。押し戻し部４３は、連結可動部材３３を挟んで、拡大変位機構５０Ａとは反対側に設けられている。押し戻し部４３は、フレーム部材３８に固定されているとともに、連結可動部材３３の長手方向における端部に接続されている。押し戻し部４３は、アクチュエーター４１によって、連結可動部材３３が第１方向Ｄ１に移動されたときに、連結可動部材３３に対して、第２方向Ｄ２への弾性力を付与する（図４）。
【００５７】
調整部４５は、アクチュエーター４１の第１端部４１ａ側に設けられている。調整部４５は、調整ネジ４６と、フレーム部材３８に設けられたネジ穴４７と、押圧板４８と、によって構成される。調整ネジ４６は、アクチュエーター４１の第１端部４１ａに向かってフレーム部材３８を貫通しているネジ穴４７に挿通されている。調整ネジ４６は、その先端部が、押圧板４８を介してアクチュエーター４１の第１端部４１ａを押圧するように、ネジ穴４７に取り付けられている。
【００５８】
拡大変位機構５０Ａでは、調整部４５の調整ネジ４６を回転させて、アクチュエーター４１に向かって突出している調整ネジ４６の長さを増減させることによって、液体室５１に対するアクチュエーター４１の設置位置を変更することができる。調整ネジ４６によってアクチュエーター４１の位置を変化させれば、アクチュエーター４１が伸長していないときの初期状態における第１壁部５３の液体室５１に向かう方向への変位量および第２壁部５４の液体室５１から離れる方向への変位量、液体５２の圧力状態が変化する。調整部４５によれば、拡大変位機構５０Ａの変位特性を調整することができる。
【００５９】
図５および図６を参照して、本発明の発明者の実験によって検証された拡大変位機構５０Ａの動作特性を説明する。図５には、アクチュエーター４１に印加される駆動電圧に対する第１壁部５３と第２壁部５４の変位量の変化を示すグラフＤｓ，Ｄｆが図示されている。一点鎖線のグラフＤｆは、第１壁部５３の変位量を示しており、実線のグラフＤｓは、第２壁部５４の変位量を示している。拡大変位機構５０Ａでは、駆動電圧の増加に対して、各壁部５３，５４の変位量は線形的に増加することが確認された。また、第２壁部５４の変位量は、同じ駆動電圧に対して、面積Ｓ１，Ｓ２（図３）の差に応じて、第１壁部５３の変位量よりも拡大されることが確認された。
【００６０】
図６には、アクチュエーター４１に印加される駆動電圧に対する第１壁部５３と第２壁部５４の変位速度の変化を示すグラフが図示されている。図６のグラフでは、第２壁部５４が第１方向Ｄ１（図４）に変位するときの変位速度が正（＋）であり、第２方向Ｄ２（図４）に変位するときの変位速度が負（−）である。一点鎖線のグラフＶｆａおよび二点鎖線のグラフＶｆｂは、第１壁部５３の変位速度を示しており、実線のグラフＶｓａおよび破線のグラフＶｓｂは、第２壁部５４の変位速度を示している。拡大変位機構５０Ａでは、第１方向Ｄ１へ変位するときの第２壁部５４の変位速度は、変位量と同様に、面積Ｓ１，Ｓ２の差に応じて、第１壁部５３の変位速度よりも増大されることが確認された。また、第２方向Ｄ２へ変位するときの第２壁部５４の変位速度も、第１方向Ｄ１に変位するときとほぼ同様な比率で、第１壁部５３の変位速度よりも増大されることが確認された。
【００６１】
以上のように、第１実施形態の液体噴射装置１００Ａによれば、流路抵抗変更部３０Ａにおいて、簡易な構成の拡大変位機構５０Ａが用いられていることよって、アクチュエーター４１の変位量の範囲に対して可動壁部３１の移動範囲が拡大されている。よって、供給流路１４における流路抵抗をよりきめ細かく、広範囲に調整することができる。また、アクチュエーター４１の伸縮速度に対して、可動壁部３１の移動速度を高めることができるため、供給流路１４の流路抵抗を、より適切なタイミングで変化させることができる。
【００６２】
その他に、伸縮量の小さいアクチュエーター４１を採用しても、可動壁部３１の移動範囲の縮小を抑制できるため、アクチュエーター４１における消費電力の低下や、アクチュエーター４１の小型化が可能である。また、拡大変位機構５０Ａでは、アクチュエーター４１の発生させる変位が、液体室５１の液体５２を介して伝達される。そのため、アクチュエーター４１の変位を、剛体を用いて伝達させる機構において生じるような、アクチュエーター４１の変位の繰り返しによる機械の摩耗の発生が抑制される。
【００６３】
第１実施形態の液体噴射装置１００Ａによれば、拡大変位機構５０Ａにおいて、第２壁部５４は、第２方向Ｄ２に弾性力が生じる状態で第１方向Ｄ１に変位する。そのため、アクチュエーター４１の変位量を増加させたのち、次に、減少させたときの第１壁部５３の変位に対する第２壁部５４の変位の追従性が、その弾性力によって高められている。よって、アクチュエーター４１によって高速に変位を繰り返し発生させたとしても、液体室５１に急激な圧力の低下が生じて、液体５２中に気泡が生じてしまうことが抑制される。よって、そうした気泡の発生による拡大変位機構５０Ａの応答性の劣化が抑制される。第１実施形態の液体噴射装置１００Ａでは、そうした第２方向Ｄ２への弾性力を、第２壁部５４をダイヤフラムによって構成することによって簡易に発生させている。また、第１実施形態の流路抵抗変更部３０Ａでは、駆動部３５の押し戻し部４３による弾性力も付加されるため、そうした液体５２中に気泡が発生するような、第２壁部５４の変位の遅れに起因する不具合の発生が、より一層、抑制される。
【００６４】
第１実施形態の液体噴射装置１００Ａによれば、可動壁部３１が連結されている連結可動部材３３を移動させることによって、複数の供給流路１４の流路抵抗をまとめて制御することができ、効率的である。第１実施形態の液体噴射装置１００Ａによれば、調整部４５によって第１壁部５３や第２壁部５４の初期の変位量や液体室５１の圧力状態を調整することができ、拡大変位機構５０Ａの変位特性をより適切に調整することができる。また、第１実施形態の液体噴射装置１００Ａによれば、アクチュエーター４１と連結可動部材３３とが上下に並列に配列されており、流路抵抗変更部３０Ａのサイズが、連結可動部材３３の移動方向に大型化してしまうことが抑制されている。その他に、第１実施形態の液体噴射装置１００Ａによれば、本第１実施形態中で説明した種々の効果を奏することができる。
【００６５】
２．第２実施形態：
図７および図８を参照して、第２実施形態における液体噴射装置１００Ｂの構成を説明する。図７および図８は、第２実施形態の液体噴射装置１００Ｂが備える流路抵抗変更部３０Ｂの構成を示す概略図である。図７は、アクチュエーター４１が変位を発生させていない初期の状態を示しており、図８は、アクチュエーター４１が最も変位しているときの状態を示している。図８では、便宜上、供給流路１４の位置を破線で図示してある。
【００６６】
第２実施形態の液体噴射装置１００Ｂの構成は、第１実施形態の流路抵抗変更部３０Ａの代わりに、第２実施形態の流路抵抗変更部３０Ｂを備えている点以外は、第１実施形態の液体噴射装置１００Ａの構成（図１）とほぼ同じである。第２実施形態の流路抵抗変更部３０Ｂの構成は、第１実施形態の拡大変位機構５０Ａの代わりに、第２実施形態の拡大変位機構５０Ｂを備えている点以外は、第１実施形態の流路抵抗変更部３０Ａの構成とほぼ同じである。第２実施形態の拡大変位機構５０Ｂは、第２壁部５４を変位させる機構が、第１実施形態の拡大変位機構５０Ａと異なる。第２実施形態の拡大変位機構５０Ｂの構成は、以下に説明する点以外は、第１実施形態の拡大変位機構５０Ａの構成とほぼ同じである。
【００６７】
図７を参照する。第２実施形態の第２壁部５４は、例えば、金属板によって構成される。第２壁部５４は、アクチュエーター４１が伸長したときに液体室５１の液体５２を介して受ける圧力による厚み方向への撓み変形の発生が抑制される程度の剛性を有していることが望ましい。第２実施形態では、第２壁部５４は、金属板に限らず、他の部材によって構成されてもよい。第２壁部５４は、例えば、樹脂板によって構成されてもよい。第２壁部５４の壁面５４ａ，５４ｂには、撓み変形を抑制するためのリブが形成された構成を有していてもよい。
【００６８】
第２壁部５４は、その外周端部が、液体室５１に設けられている弾性部材５６に支持されることによって、その厚み方向に変位可能な状態でフレーム部材３８に取り付けられている。弾性部材５６は、第２壁部５４の中央部を囲む枠状の形状を有している。弾性部材５６は、液体室５１の壁面に設けられた段差部と第２壁部５４の第１壁面５４ａとに挟まれている。弾性部材５６は、液体室５１の壁部の一部を構成しており、第２壁部５４を第１壁面５４ａ側から支持する。弾性部材５６は、液体室５１からの液体５２の漏洩を防止するシール部としても機能する。
【００６９】
第２実施形態においても、第１実施形態で説明したのと同様に、第２壁部５４の第１壁面５４ａが液体室５１の液体５２に面している面積Ｓ２は、第１壁部５３の第１壁面５３ａが液体室５１の液体５２に面している面積Ｓ１よりも小さい。なお、第２壁部５４の第１壁面５４ａにおいて、液体室５１の液体５２に面している領域は、弾性部材５６によって囲まれている領域である。
【００７０】
図８を参照する。アクチュエーター４１が伸長して、第１壁部５３が、液体室５１に向かう方向に変位すると、第２壁部５４は、液体室５１の液体５２から圧力を受ける。すると、弾性部材５６が、の厚み方向に伸長し、第２壁部５４は、第１方向Ｄ１に変位する。このように、第２実施形態の拡大変位機構５０Ｂでは、第１壁部５３が変位して液体５２に圧力を付与したときに、弾性部材５６が、第２方向Ｄ２に働く弾性力が生じるように弾性変形して、第２壁部５４の位置を第１方向Ｄ１に移動させる。その後、アクチュエーター４１が収縮するときには、弾性部材５６によって生じている第２方向Ｄ２に働く弾性力に補助されて、第２壁部５４は第２方向Ｄ２へと変位する。
【００７１】
第２実施形態の拡大変位機構５０Ｂによれば、第１実施形態で説明したのと同様に、第２壁部５４の変位量Ｄｐ２が、面積Ｓ１，Ｓ２の差に応じて、第１壁部５３の変位量Ｄｐ１よりも拡大される。また、第２壁部５４が、弾性部材５６によって、第２方向Ｄ２に弾性力が生じる状態で、第１方向Ｄ１に変位するため、アクチュエーター４１の収縮に対する第２壁部５４の応答遅れの発生が抑制される。
【００７２】
第２実施形態の拡大変位機構５０Ｂでは、第２壁部５４が変位するときの第２壁部５４の撓み変形が抑制されているため、液体５２から伝達される圧力が、第２壁部５４のそうした撓み変形によって吸収されてしまうことが抑制されている。そのため、第２実施形態の流路抵抗変更部３０Ｂによれば、アクチュエーター４１によって生じる圧力を、より効率的に連結可動部材３３へと伝達することができる。よって、流路抵抗変更部３０Ｂによる供給流路１４の流路抵抗の制御精度や制御効率が高められる。その他に、第２実施形態の液体噴射装置１００Ｂによれば、本第２実施形態中で説明した種々の効果に加えて、第１実施形態で説明した種々の効果を奏することができる。
【００７３】
３．第３実施形態：
図９および図１０を参照して、第３実施形態における液体噴射装置１００Ｃの構成を説明する。図９および図１０は、第３実施形態の液体噴射装置１００Ｃが備える流路抵抗変更部３０Ｃの構成を示す概略図である。図９は、アクチュエーター４１が変位を発生させていない初期の状態を示しており、図１０は、アクチュエーター４１が最も変位を発生させているときの状態を示している。図１０では、便宜上、可動壁部３１によって閉塞されている供給流路１４の開口の位置を破線で図示してある。
【００７４】
第３実施形態の液体噴射装置１００Ｃの構成は、第１実施形態の流路抵抗変更部３０Ａの代わりに、第３実施形態の流路抵抗変更部３０Ｃを備えている点以外は、第１実施形態の液体噴射装置１００Ａの構成（図１）とほぼ同じである。第３実施形態の流路抵抗変更部３０Ｃは、第１実施形態の拡大変位機構５０Ａの代わりに、第３実施形態の拡大変位機構５０Ｃを備えている。第３実施形態の拡大変位機構５０Ｃは、液体室５１、第１壁部５３、第２壁部５４を備えておらず、可動壁部３１を変位させるための異なる機構を有している点が、第１実施形態の拡大変位機構５０Ａと異なる。第３実施形態の流路抵抗変更部３０Ｃの構成は、以下に特に説明がなければ、第１実施形態の流路抵抗変更部３０Ａの構成とほぼ同じである。
【００７５】
図９を参照する。第３実施形態の拡大変位機構５０Ｃは、テコの原理を利用した機構によって、可動壁部３１の変位量を、アクチュエーター４１の変位量よりも増大させる。拡大変位機構５０Ｃは、連結部材６０を備える。連結部材６０は剛体によって構成されており、アクチュエーター４１の第２端部４１ｂに対向する部位と、連結可動部材３３の端部に対向する部位と、を有する。連結部材６０は、回動軸ＲＸを中心に回動可能に取り付けられている。
【００７６】
連結部材６０は、アクチュエーター４１の第２端部４１ｂに接続され、アクチュエーター４１の変位に応じて変位する第１変位部６１を有する。また、連結壁部６３を介して連結可動部材３３の端部に接続され、可動壁部３１とともに変位する第２変位部６２と、を有する。連結部材６０の回動軸ＲＸは、第２変位部６２よりも第１変位部６１に近い位置に位置している。
【００７７】
図１０を参照する。拡大変位機構５０Ｃによれば、第１変位部６１を力点、回動軸ＲＸを支点、第２変位部６２を作用点とするテコとして運動する連結部材６０によって、アクチュエーター４１の変位量が、拡大されて連結可動部材３３の可動壁部３１へと伝達される。このように、拡大変位機構５０Ｃでは、剛体である連結部材６０によって、アクチュエーター４１の変位が可動壁部３１へと無駄なく効率的に伝達される。
【００７８】
拡大変位機構５０Ｃは、さらに、連結部材６０の位置を調整するための位置調整機構６５を備える（図９，図１０）。位置調整機構６５は、保持部材６６と、調整ネジ６７と、フレーム部材３８に設けられているネジ穴６８と、によって構成されている。保持部材６６は、フレーム部材３８において、連結部材６０を挟んで、アクチュエーター４１および連結可動部材３３とは反対側に設けられている。
【００７９】
保持部材６６は、連結部材６０を、回動軸ＲＸを中心に回動可能な状態で保持する。連結部材６０の回動軸ＲＸは、保持部材６６に連結されている。保持部材６６は、連結可動部材３３の移動方向およびアクチュエーター４１の変位方向に平行な方向に移動な状態でフレーム部材３８上に設置されている。
【００８０】
ネジ穴６８は、保持部材６６の中央部に対向する位置において、保持部材６６からアクチュエーター４１および連結可動部材３３に向かう方向にフレーム部材３８を貫通している。調整ネジ６７は、ネジ穴６８に挿入されており、その先端が保持部材６６に接続されている。拡大変位機構５０Ｃでは、調整ネジ６７を回転させて、調整ネジ６７の先端側が保持部材６６に向かって突出している長さを調整することによって、保持部材６６および連結部材６０の回動軸ＲＸの位置を移動させることができる。これによって、拡大変位機構５０Ｃによるアクチュエーター４１の変位量の拡大量を調整することができる。
【００８１】
流路抵抗変更部３０Ｃでは、連結可動部材３３は、円筒形状を有する部材によって構成されている。また、連結壁部６３と連結可動部材３３の一方の端面との間、および、押し戻し部４３と連結可動部材３３の他方の端面との間にはそれぞれ、Ｏリング４９が配置されている。Ｏリング４９によって、繰り返しの変位に対する連結可動部材３３の耐久性が高められている。
【００８２】
以上のように、第３実施形態の１００Ｃによれば、拡大変位機構５０Ｃにおいて、連結部材６０をテコとして利用していることによって、可動壁部３１の変位量を、アクチュエーター４１の変位量よりも効率的に増大させることができる。その他に、第３実施形態の液体噴射装置１００Ｃによれば、第３実施形態中で説明した種々の効果に加えて、第１実施形態で説明した種々の効果を奏することができる。
【００８３】
４．第４実施形態：
図１１は、第４実施形態における液体噴射装置１００Ｄの全体構成を示す概略ブロック図である。第４実施形態の液体噴射装置１００Ｄは、以下に説明する点以外は、第１実施形態の液体噴射装置１００Ａ（図１）の構成ほぼ同じである。液体噴射装置１００Ｄの供給部１１０は、圧力調整部１１５の代わりに、加圧ポンプ１１７を備えており、第１実施形態のヘッド部１０Ａの代わりに第４実施形態のヘッド部１０Ｄを備えている。また、液体噴射装置１００Ｄは、循環部１２０を備えている。循環部１２０は、排出路１２１と、液体貯留部１２２と、負圧発生源１２３と、循環路１２４と、を備えている。
【００８４】
加圧ポンプ１１７は、タンク１１１内の吐出液体ＤＬを、供給路１１６を通じてヘッド部１０Ｄに圧送する。ヘッド部１０Ｄの構成については後述する。排出路１２１は、ヘッド部１０Ｄと液体貯留部１２２とを接続している。ヘッド部１０Ｄによって吐出されなかった吐出液体ＤＬは、排出路１２１を通じて液体貯留部１２２に排出される。液体貯留部１２２には、負圧発生源１２３が接続されている。負圧発生源１２３は、液体貯留部１２２内を負圧にすることにより、排出路１２１を通じてヘッド部１０Ｄから吐出液体ＤＬを吸引する。負圧発生源１２３は、各種のポンプによって構成される。
【００８５】
液体噴射装置１００Ｄでは、加圧ポンプ１１７による加圧と負圧発生源１２３による減圧とによって、ヘッド部１０Ｄの圧力室１２（後に参照する図１２において図示）の圧力が調整される。液体噴射装置１００Ｄでは、加圧ポンプ１１７および負圧発生源１２３のいずれか一方を省略してもよい。加圧ポンプ１１７が省略される場合には、負圧発生源１２３がタンク１１１からヘッド部１０Ｄへと吐出液体ＤＬを圧送するための圧力を発生させる供給部１１０の一構成要素として機能していると解釈できる。
【００８６】
循環路１２４は、排出路１２１を通じてヘッド部１０Ｄから排出された吐出液体ＤＬを、ヘッド部１０Ｄの圧力室１２に循環させるための流路である。循環路１２４は、液体貯留部１２２とタンク１１１とを接続している。排出路１２１を通じて液体貯留部１２２に貯留された吐出液体ＤＬは、循環路１２４を通じてタンク１１１に戻され、再び、供給路１１６を通じて、ヘッド部１０Ｄの圧力室１２に供給される。なお、循環路１２４には、液体貯留部１２２から液体を吸引するためのポンプが設けられていてもよい。
【００８７】
液体噴射装置１００Ｄでは、循環部１２０を備えていることによって、ヘッド部１０Ｄから流出した吐出液体ＤＬを再利用することができる。よって、吐出液体ＤＬが無駄に消費されてしまうことを抑制することができ、吐出液体ＤＬの利用効率を高めることができる。なお、液体貯留部１２２やタンク１１１には、再利用される吐出液体ＤＬの濃度や粘度、温度など、種々の状態を調整する調整部が設けられていてもよい。また、排出路１２１や循環路１２４には、吐出液体ＤＬに含まれる気泡や異物を除去するためのフィルター部が設けられていてもよい。
【００８８】
図１２は、第４実施形態のヘッド部１０Ｄの構成を模式的に示す概略図である。第４実施形態のヘッド部１０Ｄの構成は、複数の排出流路１６と、合流排出路１７と、が追加されている点が、第１実施形態のヘッド部１０Ａ（図２）の構成と異なる。第４実施形態のヘッド部１０Ｄの構成は、以下に説明する点以外は第１実施形態のヘッド部１０Ａの構成とほぼ同じであり、ヘッド部１０Ｄの流路抵抗変更部３０Ａは、第１実施形態で説明した拡大変位機構５０Ａ（図３，図４）を備える。
【００８９】
排出流路１６は、吐出液体ＤＬが流通する流路のひとつである。排出流路１６はそれぞれ、並列に延びて、対応するひとつの圧力室１２に接続されている。また、各排出流路１６は、合流排出路１７に接続されている。合流排出路１７は、排出路１２１に接続されている。圧力室１２の吐出液体ＤＬは、排出流路１６および合流排出路１７を通じて、排出路１２１に流出する。なお、ヘッド部１０Ｄが有する複数の排出流路１６には、少なくとも、第１圧力室１２ａに接続されている第１流路のひとつである第１排出流路１６ａと、第２圧力室１２ｂに接続されている第２流路のひとつである第２排出流路１６ｂと、が含まれる。
【００９０】
液体噴射装置１００Ｄのヘッド部１０Ｄでは、圧力室１２において、供給流路１４から排出流路１６へと向かう吐出液体ＤＬの流れを生じさせることができる。よって、ヘッド部１０Ｄ内での吐出液体ＤＬ内の沈降成分の堆積や吐出液体ＤＬの溶媒成分の蒸発に伴う濃度変化など、ヘッド部１０Ｄにおける吐出液体ＤＬの滞留によって生じる吐出液体ＤＬの劣化が抑制される。そのため、そうした圧力室１２の吐出液体ＤＬの劣化に起因する吐出不良の発生が抑制される。また、液体噴射装置１００Ｄでは、圧力室１２に気泡が生じてしまったとしても、その気泡を、吐出液体ＤＬとともに、排出流路１６から排出させることができる。よって、圧力室１２の気泡に起因する吐出不良の発生が抑制される。
【００９１】
第４実施形態の液体噴射装置１００Ｄによれば、拡大変位機構５０Ａを有する流路抵抗変更部３０Ａによって、供給流路１４の流路抵抗を、第１実施形態で説明したのと同様に、高い精度で制御することができる。その他に、第４実施形態の液体噴射装置１００Ｄによれば、第４実施形態中で説明した種々の効果に加えて、第１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。
【００９２】
５．第５実施形態：
図１３は、第５実施形態における液体噴射装置１００Ｅが備えるヘッド部１０Ｅの構成を模式的に示す概略図である。第５実施形態の液体噴射装置１００Ｅの構成は、第４実施形態のヘッド部１０Ｄの代わりに、第５実施形態のヘッド部１０Ｅを備えている点以外は、第４実施形態の液体噴射装置１００Ｄの構成（図１１）とほぼ同じである。第５実施形態のヘッド部１０Ｅの構成は、流路抵抗変更部３０Ａが、供給流路１４側ではなく、排出流路１６側に設けられている点以外は、第４実施形態のヘッド部１０Ｄの構成とほぼ同じである。
【００９３】
液体噴射装置１００Ｅでは、各排出流路１６の一部は、流路抵抗変更部３０Ａが有する連結可動部材３３の可動壁部３１に設けられた貫通孔３２によって構成されている。液体噴射装置１００Ｅでは、制御部１０１は、流路抵抗変更部３０Ａを、例えば、以下のように制御する。
【００９４】
制御部１０１は、ノズル１１から吐出液体ＤＬを吐出する前の段階では、流路抵抗変更部３０Ａによって、排出流路１６の流路抵抗を最小の状態にしておいて、吐出液体ＤＬの循環効率を高める。制御部１０１は、ノズル１１から吐出液体ＤＬを吐出するために、圧力室１２に吐出液体ＤＬを充填する際には、流路抵抗変更部３０Ａによって、排出流路１６の流路抵抗を増大させる。制御部１０１は、可動壁部３１によって、排出流路１６を閉塞するものとしてもよい。これによって、圧力室１２に吐出液体ＤＬを迅速に充填することができ、圧力室１２の圧力を、予め決められた目標圧力（例えば、ノズル１１のメニスカス耐圧以下の圧力）まで急速に高めることができる。
【００９５】
制御部１０１は、吐出アクチュエーター１３を駆動させてノズル１１からの吐出液体ＤＬの吐出を開始させるときにも、流路抵抗変更部３０Ａの可動壁部３１を移動させて、排出流路１６の流路抵抗を高めた状態にする。制御部１０１は、可動壁部３１によって、排出流路１６を閉塞した状態にしてもよい。これによって、圧力室１２内に発生させた圧力が排出流路１６に抜けてしまうことを抑制できるため、ヘッド部１０Ｅによる吐出液体ＤＬの吐出効率を高めることができる。
【００９６】
制御部１０１は、ノズル１１から吐出された吐出液体ＤＬの液滴を分離させるために、圧力室１２に負圧を発生させるタイミングに合わせて、排出流路１６の流路抵抗が低減される方向に可動壁部３１を移動させる。これによって、圧力室１２の圧力を急速に低減させることができ、ノズル１１から吐出液体ＤＬの液滴を、より確実に分離させることができる。よって、液滴の飛翔状態を良好にすることができる。
【００９７】
第５実施形態の液体噴射装置１００Ｅによれば、拡大変位機構５０Ａを有する流路抵抗変更部３０Ａによって、排出流路１６の流路抵抗を、高い精度で制御することができる。その他に、第５実施形態の液体噴射装置１００Ｅによれば、第５実施形態中で説明した種々の効果に加えて、上記の各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。
【００９８】
６．第６実施形態：
図１４は、第６実施形態における液体噴射装置１００Ｆが備えるヘッド部１０Ｆの構成を模式的に示す概略図である。第６実施形態の液体噴射装置１００Ｆの構成は、第４実施形態のヘッド部１０Ｄの代わりに、第６実施形態のヘッド部１０Ｆを備えている点以外は、第４実施形態の液体噴射装置１００Ｄの構成（図１１）とほぼ同じである。第６実施形態のヘッド部１０Ｆの構成は、流路抵抗変更部３０Ａが、供給流路１４側と排出流路１６側の両方に設けられている点以外は、第４実施形態のヘッド部１０Ｄの構成とほぼ同じである。なお、第６実施形態では、便宜上、供給流路１４の流路抵抗を制御する流路抵抗変更部３０Ａを「第１流路抵抗変更部３０Ａｆ」とも呼び、排出流路１６の流路抵抗を変更する流路抵抗変更部３０Ａを「第２流路抵抗変更部３０Ａｓ」とも呼ぶ。
【００９９】
液体噴射装置１００Ｆでは、各供給流路１４の一部は、第１流路抵抗変更部３０Ａｆが有する連結可動部材３３の可動壁部３１に設けられた貫通孔３２によって構成されている。また、各排出流路１６の一部は、第２流路抵抗変更部３０Ａｓが有する連結可動部材３３の可動壁部３１に設けられた貫通孔３２によって構成されている。
【０１００】
液体噴射装置１００Ｆでは、制御部１０１は、第１流路抵抗変更部３０Ａｆによって、供給流路１４の流路抵抗を、例えば、第１実施形態で説明したように制御する。また、制御部１０１は、第２流路抵抗変更部３０Ａｓによって、排出流路１６の流路抵抗を、例えば、第５実施形態で説明したように制御する。
【０１０１】
第６実施形態の液体噴射装置１００Ｆによれば、拡大変位機構５０Ａを有する流路抵抗変更部３０Ａｆ，３０Ａｓによって、供給流路１４および排出流路１６の流路抵抗を、高い精度で制御することができる。その他に、第６実施形態の液体噴射装置１００Ｆによれば、第６実施形態中で説明した種々の効果に加えて、上記の各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。
【０１０２】
７．他の実施形態：
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。
【０１０３】
７−１．他の実施形態１：
上記の各実施形態において、流路抵抗変更部３０Ａ〜３０Ｃは、複数の可動壁部３１が連結された連結可動部材３３によって、複数の供給流路１４または複数の排出流路１６の流路抵抗をまとめて制御している。これに対して、流路抵抗変更部３０Ａ〜３０Ｃは、１つの可動壁部３１によって、対応する１つの供給流路１４または排出流路１６の流路抵抗を制御するように構成されていてもよい。
【０１０４】
７−２．他の実施形態２：
上記の各実施形態において、アクチュエーター４１は、ピエゾ素子によって構成されていなくてもよい。アクチュエーター４１は、例えば、例えば、エアシリンダーやソレノイド、磁歪素子などの変位を発生可能な種々の素子や装置によって構成されてもよい。
【０１０５】
７−３．他の実施形態３：
上記の各実施形態において、流路抵抗変更部３０Ａ〜３０Ｃは、可動壁部３１の移動方向がアクチュエーター４１の変位方向と平行になるように構成されていなくてもよい。流路抵抗変更部３０Ａ〜３０Ｃは、可動壁部３１の移動方向とアクチュエーター４１の変位方向とが互いに交差するように構成されていてよい。また、可動壁部３１とアクチュエーター４１とは上下に並列に配列されていなくてもよく、例えば、可動壁部３１とアクチュエーター４１とは拡大変位機構５０Ａ〜５０Ｃを挟んで一列に配列されていてもよい。拡大変位機構５０Ａ〜５０Ｃの第１壁部５３および第２壁部５４の配置位置や配置角度は、可動壁部３１とアクチュエーター４１の配置構成に応じて適宜、変更されてもよい。
【０１０６】
７−４．他の実施形態４：
上記の第４実施形態、第５実施形態、第６実施形態において、第１実施形態で説明した流路抵抗変更部３０Ａの代わりに、第２実施形態で説明した流路抵抗変更部３０Ｂや、第３実施形態で説明した流路抵抗変更部３０Ｃが適用されてもよい。
【０１０７】
７−５．他の実施形態５：
上記の各実施形態において、液体噴射装置１００Ａ〜１００Ｆは、ピエゾ素子によって構成された吐出アクチュエーター１３によるダイヤフラムの撓み変形によって吐出液体ＤＬを吐出する吐出機構を採用している。液体噴射装置１００Ａ〜１００Ｆは、そうした吐出機構に限らず、他の吐出機構によって、ノズル１１から吐出液体ＤＬを吐出するように構成されていてもよい。例えば、液体噴射装置１００Ａ〜１００Ｆにおいては、圧力室１２においてピストンを往復運動させることによってノズル１１から吐出液体ＤＬを吐出させる機構が採用されていてもよい。
【０１０８】
７−６．他の実施形態６：
上記の各実施形態の液体噴射装置１００Ａ〜１００Ｆは、インクを吐出する液体噴射装置に限らず、種々の液体を吐出する液体噴射装置として実現されてもよい。例えば、以下のような各種の液体噴射装置として実現されてもよい。
（１）ファクシミリ装置等の画像記録装置。
（２）液晶ディスプレイ等の画像表示装置用のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出装置。
（３）有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイや、面発光ディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ、ＦＥＤ）等の電極形成に用いられる電極材吐出装置。
（４）バイオチップ製造に用いられる生体有機物を含む液体を吐出する液体噴射装置。
（５）精密ピペットとしての試料吐出装置。
（６）潤滑油の吐出装置。
（７）樹脂液の吐出装置。
（８）時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を吐出する液体噴射装置。
（９）光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂液等の透明樹脂液を基板上に吐出する液体噴射装置。
（１０）基板などをエッチングするために酸性又はアルカリ性のエッチング液を吐出する液体噴射装置。
（１１）他の任意の微小量の液滴を吐出させる液体吐出ヘッドを備える液体噴射装置。
【０１０９】
本明細書において、「液体」とは、液体噴射装置が消費できるような材料であればよい。例えば、「液体」は、物質が液相であるときの状態の材料であればよく、粘性の高い又は低い液状態の材料、及び、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような液状態の材料も「液体」に含まれる。また、物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散または混合されたものなども「液体」に含まれる。液体の代表的な例としてはインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インクおよび油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種の液体状組成物を包含するものとする。また、「液滴」とは、液体噴射装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。
【０１１０】
７−７．他の実施形態７：
上記実施形態において、ソフトウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ハードウェアによって実現されてもよい。また、ハードウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ソフトウェアによって実現されてもよい。ハードウェアとしては、例えば、集積回路、ディスクリート回路、または、それらの回路を組み合わせた回路モジュールなど、各種回路を用いることができる。
【０１１１】
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ある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】
【０１１２】
１０Ａ…ヘッド部、１０Ｄ…ヘッド部、１０Ｅ…ヘッド部、１０Ｆ…ヘッド部、１１…ノズル、１１ａ…第１ノズル、１１ｂ…第２ノズル、１２…圧力室、１２ａ…第１圧力室、１２ｂ…第２圧力室、１２ｗ…圧力室ダイヤフラム、１３…吐出アクチュエーター、１３ａ…第１吐出アクチュエーター、１３ｂ…第２吐出アクチュエーター、１４…供給流路、１４ａ…第１供給流路、１４ｂ…第２供給流路、１５…合流供給路、１６…排出流路、１６ａ…第１排出流路、１６ｂ…第２排出流路、１７…合流排出路、３０Ａ…流路抵抗変更部、３０Ａｆ…第１流路抵抗変更部、３０Ａｓ…第２流路抵抗変更部、３０Ｂ…流路抵抗変更部、３０Ｃ…流路抵抗変更部、３１…可動壁部、３１ａ…第１可動壁部、３１ｂ…第２可動壁部、３２…貫通孔、３３…連結可動部材、３５…駆動部、３８…フレーム部材、４１…アクチュエーター、４１ａ…第１端部、４１ｂ…第２端部、４２…連結部、４３…押し戻し部、４５…調整部、４６…調整ネジ、４７…ネジ穴、４８…押圧板、４９…Ｏリング、５０Ａ…拡大変位機構、５０Ｂ…拡大変位機構、５０Ｃ…拡大変位機構、５１…液体室、５２…液体、５３…第１壁部、５３ａ…第１壁面、５３ｂ…第２壁面、５４…第２壁部、５４ａ…第１壁面、５４ｂ…第２壁面、５５…フィラー、５６…弾性部材、６０…連結部材、６１…第１変位部、６２…第２変位部、６３…連結壁部、６５…位置調整機構、６６…保持部材、６７…調整ネジ、６８…ネジ穴、１００Ａ…液体噴射装置、１００Ｂ…液体噴射装置、１００Ｃ…液体噴射装置、１００Ｄ…液体噴射装置、１００Ｅ…液体噴射装置、１００Ｆ…液体噴射装置、１０１…制御部、１１０…供給部、１１１…タンク、１１５…圧力調整部、１１６…供給路、１１７…加圧ポンプ、１２０…循環部、１２１…排出路、１２２…液体貯留部、１２３…負圧発生源、１２４…循環路、Ｄ１…第１方向、Ｄ２…第２方向、ＤＬ…吐出液体、Ｄｐ１…変位量、Ｄｐ２…変位量、ＲＸ…回動軸、Ｓ１…面積、Ｓ２…面積
【図１】
2019064037.tif 000003
【図２】
2019064037.tif 000004
【図３】
2019064037.tif 000005
【図４】
2019064037.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019064037.tif 000012
【図１１】
2019064037.tif 000013
【図１２】
2019064037.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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