(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、ノズルから吐出される吐出液体を収容しており、前記ノズルから前記吐出液体を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、前記流路の壁面の一部を構成し、前記流路の一部の断面積を変更するように変位して、前記流路における流路抵抗を変更する流路壁部と、前記流路壁部を変位させるアクチュエーターと、を備える。前記アクチュエーターと前記流路壁部との間には、前記流路壁部の変位量を、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が設けられており、前記流路壁部は、前記流路の断面積を縮小する第１方向に変位するときに、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。【選択図】図２
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【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を収容しており、前記ノズルから前記吐出液体を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、
前記流路の壁面の一部を構成し、前記流路の一部の断面積を変更するように変位して、前記流路における流路抵抗を変更する流路壁部と、
前記流路壁部を変位させるアクチュエーターと、
を備え、
前記アクチュエーターと前記流路壁部との間には、前記流路壁部の変位量を、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が設けられており、
前記流路壁部は、前記流路の断面積を縮小する第１方向に変位するときに、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、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加圧壁部と、
を備え、
前記流路壁部は、前記液体室と前記流路との間を仕切り、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加圧壁部の面積よりも小さく、前記加圧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、前記第２方向に変位する、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、
前記流路壁部は、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１から請求項３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、前記圧力室に供給される前記吐出液体を圧送する供給流路と、前記供給流路と前記圧力室とを連通し、前記供給流路において開口する開口端部を有する連通流路と、を含み、
前記流路壁部は、前記供給流路において前記連通流路の前記開口端部に面する位置に設けられており、前記開口端部を閉塞するように、前記第１方向に変位して、前記圧力室への前記吐出液体の流入を抑制する、液体噴射装置。
【請求項５】
請求項４記載の液体噴射装置であって、
前記開口端部の内周壁面は、前記流路壁部に向かう方向に開口径が拡大するように傾斜しており、
前記流路壁部は、前記第１方向に変位したときに、前記開口端部の内周壁面と接触して前記連通流路を封止する、液体噴射装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の液体噴射装置であって、
前記流路は、前記連通流路より下流側において前記供給流路に接続されている循環流路を含み、
前記液体噴射装置は、さらに、前記循環流路に前記吐出液体が流入するように前記循環流路に負圧を発生させるとともに、前記循環流路に流入した前記吐出液体を前記供給流路へと循環させる循環部を備える、液体噴射装置。
【請求項７】
請求項１から請求項３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、
前記圧力室に供給される前記吐出液体を圧送する供給流路と、
前記供給流路と前記圧力室とを連通する連通流路と、
前記連通流路より下流側において前記供給流路に接続され、前記供給流路から前記吐出液体が流入する第１循環流路と、
前記圧力室に接続され、前記圧力室の前記吐出液体が流入する第２循環流路と、
前記第１循環流路と前記第２循環流路とに接続されている合流循環流路と、
を含み、
前記液体噴射装置は、さらに、前記第１循環流路と前記第２循環流路とから前記合流循環流路に前記吐出液体が流入するように、前記合流循環流路に負圧を発生させるとともに、前記合流循環流路に流入した前記吐出液体を前記供給流路へと循環させる循環部を備え、
前記第１循環流路は、前記合流循環流路において開口する接続開口を有し、
前記流路壁部は、前記合流循環流路において、前記接続開口に面するように設けられており、前記接続開口を閉塞するように、前記第１方向に変位する、液体噴射装置。
【請求項８】
請求項２記載の液体噴射装置であって、
前記流路壁部は、弾性部材によって支持されており、
前記弾性部材は、前記拡大変位機構の前記加圧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変形して、前記流路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９】
請求項２または請求項２に従属する請求項３から請求項８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１０】
請求項２または請求項２に従属する請求項３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、さらに、
前記加圧壁部を前記液体室に向かう方向に押圧して、前記アクチュエーターを駆動させる前の前記流路壁部の初期の位置を調整する調整部を備える、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を収容しており、前記ノズルから前記吐出液体を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；前記流路の壁面の一部を構成し、前記流路の一部の断面積を変更するように変位して、前記流路における流路抵抗を変更する流路壁部と；前記流路壁部を変位させるアクチュエーターと；を備える。前記アクチュエーターと前記流路壁部との間には、前記流路壁部の変位量を、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が設けられており；前記流路壁部は、前記流路の断面積を縮小する第１方向に変位するときに、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。
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壁部の移動量を増大させることができるため、流路の流路抵抗をより広範囲で調整することや、より短時間で変更することができる。よって、圧力室の圧力をより高い精度で制御することができる。また、流路壁部を第１方向に変位させたときに生じる第２方向に働く弾性力によって、流路壁部を第２方向へと戻す変位が促進される。よって、流路壁部を第１方向に変位させた後に第２方向に戻すときの流路壁部の応答性が高められ、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。
【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加圧壁部と；を備え；前記流路壁部は、前記液体室と前記流路との間を仕切り、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加圧壁部の面積よりも小さく、前記加圧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、前記第２方向に変位してよい。
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、流路壁部の変位量が加圧壁部よりも増大される。よって、流路壁部の変位量を拡大させる拡大変位機構を簡易に実現できる。また、流路壁部が、流路の壁部を構成するとともに、拡大変位機構の液体室の壁部も構成するため、液体噴射装置の構成をコンパクトにすることができる。
【０００８】
［３］上記形態の液体噴射装置において、前記流路壁部は、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、流路壁部がダイヤフラムによって構成されているため、流路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、前記流路は、前記圧力室に供給される前記吐出液体を圧送する供給流路と、前記供給流路と前記圧力室とを連通し、前記供給流路において開口する開口端部を有する連通流路と、を含み；前記流路壁部は、前記供給流路において前記連通流路の前記開口端部に面する位置に設けられており、前記開口端部を閉塞するように、前記第１方向に変位して、前記圧力室への前記吐出液体の流入を抑制してよい。
この形態の液体噴射装置によれば、供給流路から連通流路への吐出液体の流入を、流路壁部によって精度よく制御することができる。また、開口端部を閉塞するように流路壁部を変位させることによって、ノズルから吐出液体を吐出させるために発生させた圧力が、圧力室から抜けてしまうことを、より効果的に抑制することができる。
【００１０】
［５］上記形態の液体吐出装置において、前記開口端部の内周壁面は、前記流路壁部に向かう方向に開口径が拡大するように傾斜しており；前記流路壁部は、前記第１方向に変位したときに、前記開口端部の内周壁面と接触して前記連通流路を封止してよい。
この形態の液体噴射装置によれば、流路壁部による圧力室の封止性を高めることができる。また、流路壁部の変位が、開口端部の内周壁面によってガイドされるため、流路壁部の変位動作がより円滑化される。
【００１１】
［６］上記形態の液体噴射装置において、前記流路は、前記連通流路より下流側において前記供給流路に接続されている循環流路を含み；前記液体噴射装置は、さらに、前記循環流路に前記吐出液体が流入するように前記循環流路に負圧を発生させるとともに、前記循環流路に流入した前記吐出液体を前記供給流路へと循環させる循環部を備えてよい。
この形態の液体噴射装置によれば、吐出液体を循環させることによって、圧力室に吐出液体が滞留してしまうことが抑制される。よって、そうした吐出液体の滞留に起因する吐出液体の劣化や吐出不良の発生が抑制される。また、流路壁部によって、連通流路への吐出液体の流入を制御することができるとともに、循環流路への吐出液体の流入を制御することができる。
【００１２】
［７］上記形態の液体噴射装置において、前記流路は；前記圧力室に供給される前記吐出液体を圧送する供給流路と；前記供給流路と前記圧力室とを連通する連通流路と；前記連通流路より下流側において前記供給流路に接続され、前記供給流路から前記吐出液体が流入する第１循環流路と；前記圧力室に接続され、前記圧力室の前記吐出液体が流入する第２循環流路と；前記第１循環流路と前記第２循環流路とに接続されている合流循環流路と；を含み、前記液体噴射装置は、さらに、前記第１循環流路と前記第２循環流路とから前記合流循環流路に前記吐出液体が流入するように、前記合流循環流路に負圧を発生させるとともに、前記合流循環流路に流入した前記吐出液体を前記供給流路へと循環させる循環部を備え；前記第１循環流路は、前記合流循環流路において開口する接続開口を有し；前記流路壁部は、前記合流循環流路において、前記接続開口に面するように設けられており、前記接続開口を閉塞するように、前記第１方向に変位してよい。
この形態の液体噴射装置によれば、ノズルから吐出液体を吐出するときに、流路壁部を第１方向へ変位させることよって、連通流路から圧力室への吐出液体の流量を増大させつつ、圧力室から第２循環流路を通じて圧力が抜けてしまうことを抑制することができる。よって、圧力室における吐出液体の圧力制御を効率的に実行することができる。
【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、前記拡大変位機構の前記加圧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変形して、前記流路壁部の位置を前記第１方向に移動させてよい。
この形態の液体噴射装置によれば、流路壁部を第１方向に変位させたときに生じる第２方向の弾性力を、弾性部材によって簡易に生じさせることができる。
【００１４】
［９］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、加圧壁部から流路壁部への圧力の伝達効率を高めることができ、流路抵抗変の制御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、さらに、前記加圧壁部を前記液体室に向かう方向に押圧して、前記アクチュエーターを駆動させる前の前記流路壁部の初期の位置を調整する調整部を備えてよい。
この形態の液体噴射装置によれば、調整部によって、拡大変位機構の変位特性を調整することができるため、流路における流路抵抗の制御精度を高めることができる。
【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断面図。
【図３】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４】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５】第２実施形態のヘッド部の構成を模式的に示す概略断面図。
【図６】第３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７】第３実施形態のヘッド部の構成を模式的に示す概略断面図。
【図８】第４実施形態のヘッド部の構成を模式的に示す概略断面図。
【図９】第５実施形態のヘッド部の構成を模式的に示す概略断面図。
【図１０】第６実施形態のヘッド部の構成を模式的に示す概略断面図。
【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断面図である。図２には、ノズル１２の中心軸と流路１５と圧力室１３とを通る切断面を図示してある。なお、第１実施形態の後に説明するその他の各実施形態において参照される断面図においても特に断らない限り、同様な切断面を図示している。
【００２５】
第１実施形態のヘッド部１０Ａは、金属製の筐体１１を備え、筐体１１の内部には、ノズル１２と、圧力室１３と、流路１５と、が設けられている。ノズル１２は、圧力室１３に連通し、筐体１１の外部に向かって開口する貫通孔として設けられている。第１実施形態では、ヘッド部１０Ａは重力方向に吐出液体ＤＬを吐出するため、ノズル１２は重力方向に開口している。なお、ノズル１２は重力方向以外の方向に開口するように設けられていてもよい。
【００２６】
圧力室１３は、ノズル１２から吐出される吐出液体ＤＬを収容する。圧力室１３には、吐出液体ＤＬが流通する流路１５が接続されている。第１実施形態では、流路１５は、供給流路１５ａと、連通流路１５ｂと、を含む。供給流路１５ａは、供給部１１０の供給路１１６に接続されている。供給流路１５ａは、筐体１１に設けられた供給路１１６の接続部から圧力室１３に向かって延びている。連通流路１５ｂは、供給流路１５ａと圧力室１３とを連通している。流路１５には、供給流路１５ａにおいて開口する連通流路１５ｂの開口端部１５ｂｅが含まれる。第１実施形態では、供給流路１５ａは、圧力室１３の上方において延びており、連通流路１５ｂは、供給流路１５ａから下方に延びて圧力室１３に接続されている。
【００２７】
圧力室１３には、供給流路１５ａと連通流路１５ｂとを通じて、吐出液体ＤＬが圧送される。圧力室１３の圧力は、供給部１１０の圧力調整部１１５（図１）によって、ノズル１２のメニスカス耐圧以下の圧力に調整される。
【００２８】
ヘッド部１０Ａには、さらに、圧力発生部２０が設けられている。圧力発生部２０は、制御部１０１（図１）の制御下において、圧力室１３に、ノズル１２から吐出液体ＤＬを吐出させるための圧力である吐出圧力を生じさせる。第１実施形態では、圧力発生部２０は、圧力室１３に対して水平方向に隣り合う位置に設けられている。図２では、圧力発生部２０は、便宜上、破線で図示してある。
【００２９】
第１実施形態では、圧力発生部２０は、ダイヤフラム２１と、ダイヤフラム２１に接続されている吐出アクチュエーター２２と、を備える。ダイヤフラム２１は、圧力室１３の壁面の一部を構成している。第１実施形態では、ダイヤフラム２１は、水平方向に向く側壁面を構成している。ダイヤフラム２１は、撓み変形して変位することによって、圧力室１３の容積を変更し、圧力室１３内に吐出圧力を生じさせる。吐出アクチュエーター２２は、制御部１０１（図１）の制御下において、ダイヤフラム２１を撓み変形させるための変位を発生する。吐出アクチュエーター２２は、例えば、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。
【００３０】
ヘッド部１０Ａは、さらに、流路抵抗変更部３０を備える。流路抵抗変更部３０は、制御部１０１（図１）の制御下において、流路１５における流路抵抗を変更することによって、圧力室１３と流路１５との間の圧力の伝達を制御する。流路抵抗変更部３０は、流路壁部３１と、アクチュエーター３５と、拡大変位機構４０と、を備える。
【００３１】
流路壁部３１は、流路１５の壁面の一部を構成し、流路１５の一部の断面積を変更するように変位して、流路１５における流路抵抗を変更する。流路壁部３１は、流路１５内における流路壁部３１が面する領域の断面積を変更するように変位する。本明細書において流路の「断面積」は、流路における液体の流れ方向に垂直な断面における開口領域の面積を意味する。
【００３２】
第１実施形態では、流路壁部３１は、供給流路１５ａの壁面の一部を構成しており、連通流路１５ｂの開口端部１５ｂｅに面する位置に設けられている。これによって、流路壁部３１によって、供給流路１５ａから連通流路１５ｂへの吐出液体ＤＬの流入を精度よく制御することができる。
【００３３】
第１実施形態では、流路壁部３１は、ダイヤフラムとして構成されており、外周端部が筐体１１に固定された膜状の部材によって構成されている。流路壁部３１は、厚み方向に付与される圧力の変化に応じて、一点鎖線で図示されているように撓み変形して厚み方向に変位する。第１実施形態では、流路壁部３１は、連通流路１５ｂの開口端部１５ｂｅを閉塞するように変位する。
【００３４】
第１実施形態では、流路壁部３１は、開口端部１５ｂｅの内周端部に接触して、供給流路１５ａと圧力室１３との接続が遮断された状態になるまで変位できるように構成されている。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】
流路壁部３１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、流路壁部３１は、ゴム製の膜状部材によって構成されている。なお、流路壁部３１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。
【００３６】
アクチュエーター３５は、制御部１０１（図１）の制御下において駆動して、流路壁部３１を変位させる。アクチュエーター３５は、筐体１１の内部に設けられた空間である駆動室３６に収容されている。第１実施形態では、アクチュエーター３５は、印加電圧に応じて伸縮変形するピエゾ素子によって構成される。アクチュエーター３５の伸縮方向における第１端部３５ａは、調整部６０を介して筐体１１に固定されている。調整部６０については後述する。
【００３７】
アクチュエーター３５が伸縮すると、第１端部３５ａとは反対側の第２端部３５ｂの位置が移動する。アクチュエーター３５の変位量は、アクチュエーター３５の伸縮による第２端部３５ｂの移動距離である。アクチュエーター３５の第２端部３５ｂは、連結部３７を介して、拡大変位機構４０に接続されている。
【００３８】
アクチュエーター３５が発生させる変位は、拡大変位機構４０を介して流路壁部３１に伝達される。拡大変位機構４０は、アクチュエーター３５と流路壁部３１との間に設けられており、流路壁部３１の変位量を、アクチュエーター３５の変位量よりも増大させる。拡大変位機構４０は、液体室４１と、加圧壁部４３と、を備える。
【００３９】
液体室４１は、筐体１１の内部に設けられた中空部位として構成され、加圧壁部４３と、流路壁部３１と、によって気密に封止されている。筐体１１内部において、液体室４１と駆動室３６とは加圧壁部４３によって仕切られており、液体室４１と流路１５とは、流路壁部３１によって仕切られている。
【００４０】
液体室４１には、液体４２が封入されている。液体４２の種類は特に限定されない。液体４２は、液状の流動性を有するものであればよい。液体４２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４２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４１に充填されていることが望ましい。また、液体４２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。
【００４１】
なお、拡大変位機構４０には、例えば、液体室４１の圧力状態をヘッド部１０Ａ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４１の一部の壁部を、液体４２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４１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。
【００４２】
加圧壁部４３の第１壁面４３ａは、液体室４１の液体４２に面しており、液体室４１の壁面の一部を構成している。第１壁面４３ａの反対側の第２壁面４３ｂは、連結部３７を介してアクチュエーター３５の第２端部３５ｂに連結されている。加圧壁部４３の外周端は、筐体１１に固定されている。加圧壁部４３は、二点鎖線で図示されているように、アクチュエーター３５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動作する。
【００４３】
第１実施形態では、加圧壁部４３は、ゴム製の膜状の部材によって構成されている。なお、加圧壁部４３は、ゴム製の部材によって構成されていなくてもよい。加圧壁部４３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。
【００４４】
流路壁部３１は、液体室４１の液体４２に面している第１壁面３１ａと、流路１５の吐出液体ＤＬに面している第２壁面３１ｂと、を有する。流路壁部３１は、加圧壁部４３がアクチュエーター３５の駆動によって変位して、液体室４１の液体４２の圧力が高められたときに、液体室４１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、流路壁部３１の厚み方向に沿った方向であり、液体室４１から流路壁部３１に向かう方向である。第１実施形態では、流路壁部３１の変位によって生じる第２方向Ｄ２に働く弾性力は、流路壁部３１の撓み変形に対する復元力として生じる。
【００４５】
拡大変位機構４０では、流路壁部３１の第１壁面３１ａが液体室４１の液体４２に面している面積Ｓ２が、加圧壁部４３の第１壁面４３ａが液体室４１の液体４２に面している面積Ｓ１よりも小さい。加圧壁部４３の面積Ｓ１は、加圧壁部４３の変位方向に直交する仮想平面に、第１壁面４３ａの液体４２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、流路壁部３１の面積Ｓ２は、流路壁部３１の変位方向に直交する仮想平面に、第１壁面３１ａが液体４２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。
【００４６】
拡大変位機構４０では、上記のように、加圧壁部４３の面積Ｓ１と流路壁部３１の面積Ｓ２と間に差が設けられている。そのため、パスカルの原理に従って、流路壁部３１の変位量Ｄｐ２は、面積Ｓ１，Ｓ２の差に応じて加圧壁部４３の変位量Ｄｐ１よりも拡大される。
【００４７】
流路壁部３１の変位量が拡大されていることによって、供給流路１５ａにおける流路抵抗を広範囲に調整することができる。また、アクチュエーター３５の伸縮速度に対して、流路壁部３１の変位速度が高められている。そのため、流路壁部３１の応答遅れが生じることが抑制され、供給流路１５ａ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。その他に、伸縮量の小さいアクチュエーター３５を採用しても、液体室４１の変位範囲の減少を抑制できるため、アクチュエーター３５における消費電力の低下や、アクチュエーター３５の小型化が可能である。
【００４８】
拡大変位機構４０によれば、上述したように、アクチュエーター３５が伸長したときに、流路壁部３１は、第２方向Ｄ２への弾性力が生じている状態で変位する。そのため、アクチュエーター３５が収縮し、液体室４１の圧力が減少するときの流路壁部３１の第２方向Ｄ２への変位が、その弾性力に補助される。よって、流路壁部３１の変位を高速に繰り返させるような場合でも、アクチュエーター３５の駆動タイミングに対して、流路壁部３１の変位のタイミングが遅れてしまうことが抑制される。また、アクチュエーター３５を高速に収縮させた場合であっても、加圧壁部４３の応答遅れに起因して液体室４１内の圧力が急激に低下して、液体４２中に気泡が生じてしまうことが抑制される。よって、液体４２中の気泡の発生により、拡大変位機構４０による変位の伝達特性が変化してしまうことが抑制される。
【００４９】
ヘッド部１０Ａでは、流路壁部３１が、流路１５の壁部を構成するとともに、拡大変位機構４０の液体室４１の壁部も構成しており、ヘッド部１０Ａがコンパクトに構成されている。
【００５０】
拡大変位機構４０では、液体室４１の液体４２中に、フィラー４５が分散されている。フィラー４５は、液体４２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４５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４５によって、アクチュエーター３５から付与される圧力が液体４２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４１を介した加圧壁部４３から流路壁部３１への圧力の伝達効率が高められ、アクチュエーター３５の変位に対する拡大変位機構４０の応答性が高められる。なお、フィラー４５は省略されてもよい。
【００５１】
拡大変位機構４０は、さらに、調整部６０を備える。調整部６０は、アクチュエーター３５の第１端部３５ａ側に設けられている。調整部６０は、調整ネジ６１と、筐体１１に設けられたネジ穴６２と、押圧板６３と、によって構成される。調整ネジ６１は、アクチュエーター３５の第１端部３５ａに向かって筐体１１を貫通しているネジ穴６２に挿通されている。調整ネジ６１は、その先端部が、押圧板６３を介してアクチュエーター３５の第１端部３５ａを押圧するように、ネジ穴６２に取り付けられている。
【００５２】
拡大変位機構４０では、調整部６０の調整ネジ６１を回転させて、アクチュエーター３５に向かって駆動室３６に突出している調整ネジ６１の長さを増減させることによって、液体室４１に対するアクチュエーター３５の設置位置を変更することができる。調整ネジ６１によってアクチュエーター３５の位置を変化させれば、アクチュエーター３５を駆動させていないときの初期状態における加圧壁部４３の液体室４１に向かう方向への変位位置が変化する。また、初期状態における流路壁部３１の第１方向Ｄ１への変位位置や、液体室４１での液体４２の圧力状態が変化する。このように、調整部６０によって、流路壁部３１の初期の位置を調整して、拡大変位機構４０の変位特性を調整することができる。なお、調整部６０は省略されてもよい。
【００５３】
液体噴射装置１００Ａでは、制御部１０１（図１）は、流路抵抗変更部３０を、例えば、以下のように制御する。制御部１０１は、ノズル１２から吐出液体ＤＬを吐出するときには、まず、流路抵抗変更部３０によって、流路壁部３１を連通流路１５ｂの開口端部１５ｂｅから最も離れた位置に変位させ、供給流路１５ａの流路抵抗を最小の状態にする。これによって、供給流路１５ａを通じた圧力室１３への吐出液体ＤＬの充填を迅速におこなえる。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１３内の圧力をノズル１２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。
【００５４】
次に、制御部１０１は、吐出アクチュエーター２２を駆動して、圧力室１３の容積を瞬発的に低減させて、圧力室１３内に、ノズル１２のメニスカス耐圧より大きい吐出圧力を生じさせる。このとき、制御部１０１は、吐出圧力の発生タイミングに合わせて、流路壁部３１を第１方向Ｄ１に変位させて、供給流路１５ａの流路抵抗を増大させる。制御部１０１は、流路壁部３１によって、開口端部１５ｂｅを閉塞して、供給流路１５ａと圧力室１３との接続を遮断するものとしてもよい。これによって、圧力室１３内に発生させた吐出圧力が供給流路１５ａに抜けてしまうことが抑制されるため、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。
【００５５】
特に、第１実施形態では、流路壁部３１が開口端部１５ｂｅに面する位置に設けられているため、流路壁部３１を第１方向Ｄ１に変位させることによって、連通流路１５ｂへと吐出液体ＤＬを押し込むことができる。よって、吐出圧力の発生タイミングに合わせて流路壁部３１を第１方向Ｄ１に変位させることによって、圧力室１３内の圧力の上昇を補助することができ、ヘッド部１０Ａによる吐出液体ＤＬの吐出効率が、さらに高められる。
【００５６】
制御部１０１は、ノズル１２からの吐出液体ＤＬの吐出を開始させた後、吐出アクチュエーター２２を収縮させて、ダイヤフラム２１を変位させ、圧力室１３の容積を増大させる。これによって、圧力室１３に、ノズル１２の吐出液体ＤＬを圧力室１３の方に引き戻す負圧が発生するため、吐出液体ＤＬの液滴がノズル１２から分離して飛翔することを促進させることができる。
【００５７】
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１５ａの流路抵抗が低減される方向に流路壁部３１を第２方向Ｄ２に変位させる。流路壁部３１の変位によって供給流路１５ａの容積が拡大された領域へ、連通流路１５ｂを通じて、圧力室１３の吐出液体ＤＬが流入することによって、圧力室１３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、吐出液体ＤＬの液滴を、ノズル１２から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。
【００５８】
特に、第１実施形態では、流路壁部３１が開口端部１５ｂｅに面する位置に設けられているため、流路壁部３１を第２方向Ｄ２に変位させることによって、連通流路１５ｂに負圧を発生させやすい。よって、吐出圧力の発生タイミングに合わせて流路壁部３１を第２方向Ｄ２に変位させることによって、圧力室１３内の負圧の発生効率がさらに高められており、ノズル１２からも液滴の分離をさらに良好におこなうことができる。
【００５９】
その他に、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は、流路壁部３１を第１方向Ｄ１に変位させて、供給流路１５ａの流路抵抗を高めてもよい。制御部１０１は、流路壁部３１によって、連通流路１５ｂの開口端部１５ｂｅ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１２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。
【００６０】
図３および図４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４０の動作特性を説明する。図３には、アクチュエーター３５に印加される駆動電圧に対する加圧壁部４３と流路壁部３１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、加圧壁部４３の変位量を示しており、実線のグラフＤｓは、流路壁部３１の変位量を示している。拡大変位機構４０によって、駆動電圧の増加に対して、各壁部４３，３１の変位量は線形的に増加することが確認された。また、流路壁部３１の変位量は、同じ駆動電圧に対して、面積Ｓ１，Ｓ２（図２）の差に応じて、加圧壁部４３の変位量よりも拡大されることが確認された。
【００６１】
図４には、アクチュエーター３５に印加される駆動電圧に対する加圧壁部４３と流路壁部３１の変位速度の変化を示すグラフが図示されている。図４のグラフでは、流路壁部３１が第１方向Ｄ１（図２）に変位するときの変位速度が正（＋）であり、第２方向Ｄ２（図２）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、加圧壁部４３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、流路壁部３１の変位速度を示している。拡大変位機構４０では、第１方向Ｄ１へ変位するときの流路壁部３１の変位速度は、変位量と同様に、面積Ｓ１，Ｓ２（図２）の差に応じて、加圧壁部４３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へ変位するときの流路壁部３１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、加圧壁部４３の変位速度よりも増大されることが確認された。
【００６２】
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３０において、アクチュエーター３５の変位量の範囲に対して流路壁部３１の変位量が、拡大変位機構４０によって拡大されている。よって、流路１５における流路抵抗を、広範囲に調整することができる。また、アクチュエーター３５の伸縮速度に対して、流路壁部３１の変位速度を高めることができるため、流路壁部３１の応答遅れの発生が抑制され、流路１５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。よって、流路抵抗変更部３０による流路１５の流路抵抗、および、流路１５が接続されている圧力室１３の圧力を高い精度で制御することができ、吐出液体ＤＬの噴射の精度を高めることができる。また、伸縮量の小さいアクチュエーター３５を採用することによって、ヘッド部１０Ａにおける消費電力の低減や、ヘッド部１０Ａの小型化が可能である。
【００６３】
第１実施形態の液体噴射装置１００Ａによれば、上記のように、流路壁部３１が第２方向Ｄ２に弾性力が生じる状態で第１方向Ｄ１に変位することによって、流路壁部３１の応答性が高められている。また、液体室４１の液体４２に気泡が生じることが抑制される。こうした効果は、アクチュエーター３５を高速で繰り返し伸縮させる場合に、特に顕著に得ることができる。
【００６４】
第１実施形態の液体噴射装置１００Ａによれば、パスカルの原理を応用した簡素な構成によって、拡大変位機構４０によるアクチュエーター３５の変位量の拡大が簡易に実現されている。また、拡大変位機構４０によれば、アクチュエーター３５が発生させる変位が液体室４１の液体４２を介して伝達される。そのため、アクチュエーター３５の変位を、剛体を用いて伝達させる機構に比較して、アクチュエーター３５の変位の繰り返しによる機械摩耗の発生が抑制される。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５は、第２実施形態における液体噴射装置１００Ｂが備えるヘッド部１０Ｂの構成を模式的に示す概略断面図である。第２実施形態の液体噴射装置１００Ｂの構成は、第１実施形態のヘッド部１０Ａの代わりに、第２実施形態のヘッド部１０Ｂを備えている点以外は、第１実施形態の液体噴射装置１００Ａ（図１）の構成とほぼ同じである。第２実施形態のヘッド部１０Ｂの構成は、連通流路１５ｂが傾斜壁面７０を有している点以外は、第１実施形態のヘッド部１０Ａ（図２）の構成とほぼ同じである。
【００６６】
ヘッド部１０Ｂでは、連通流路１５ｂの内周壁面は、少なくとも、開口端部１５ｂｅにおいて、流路壁部３１に向かう方向に開口径が拡大するようにテーパー状に傾斜する傾斜壁面７０を構成している。ヘッド部１０Ｂでは、図示されているように、連通流路１５ｂの内周壁面の全体が傾斜壁面７０を構成していてもよい。ヘッド部１０Ｂでは、流路壁部３１は、第１方向Ｄ１に変位したときに傾斜壁面７０と接触して連通流路１５ｂを封止することができる。
【００６７】
第２実施形態の液体噴射装置１００Ｂによれば、流路壁部３１による圧力室１３の封止性を高めることができる。また、傾斜壁面７０によって、流路壁部３１の第２方向Ｄ２への変位がガイドされるため、流路壁部３１を、規定通りに撓み変形させることができ、流路壁部３１の変位動作がより円滑化される。その他に、第２実施形態の液体噴射装置１００Ｂによれば、第２実施形態中で説明した効果に加えて、第１実施形態において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】
３．第３実施形態：
図６は、第３実施形態における液体噴射装置１００Ｃ全体構成を示す概略ブロック図である。第３実施形態の液体噴射装置１００Ｃ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１００Ｃ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３実施形態のヘッド部１０Ｃを備えている。液体噴射装置１００Ｃは、さらに、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。
【００６９】
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１０Ｃに圧送する。ヘッド部１０Ｃの構成については後述する。排出路１２１は、ヘッド部１０Ｃと液体貯留部１２２とを接続している。ヘッド部１０Ｃによって吐出に用いら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１０Ｃ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。
【００７０】
液体噴射装置１００Ｃ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１３（後に参照する図７において図示）の圧力が調整される。液体噴射装置１００Ｃ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１０Ｃ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。
【００７１】
循環路１２４は、排出路１２１を通じてヘッド部１０Ｃから排出された吐出液体ＤＬを、ヘッド部１０Ｃの圧力室１３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１０Ｃの圧力室１３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。
【００７２】
液体噴射装置１００Ｃでは、循環部１２０を備えていることによって、ヘッド部１０Ｃ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。
【００７３】
図７は、第３実施形態のヘッド部１０Ｃの構成を模式的に示す概略断面図である。第３実施形態のヘッド部１０Ｃの構成は、流路１５に、循環流路１５ｃが追加されている点以外は、第１実施形態のヘッド部１０Ａ（図２）の構成とほぼ同じである。
【００７４】
循環流路１５ｃは、連通流路１５ｂより下流側において、供給流路１５ａに接続されている。循環流路１５ｃは、循環部１２０の排出路１２１に接続されている。循環流路１５ｃには、循環部１２０（図６）によって、循環流路１５ｃへと吐出液体ＤＬを流入させる負圧が発生する。これによって、連通流路１５ｂを通じて圧力室１３に流入しなかった吐出液体ＤＬや、連通流路１５ｂを通じて圧力室１３から流出した吐出液体ＤＬは、循環流路１５ｃを通じて、排出路１２１に流出する。
【００７５】
液体噴射装置１００Ｃのヘッド部１０Ｃでは、圧力室１３から循環流路１５ｃ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１０Ｃ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１０Ｃ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１３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１００Ｃでは、圧力室１３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、循環流路１５ｃから排出させることができる。よって、圧力室１３の気泡に起因する吐出不良の発生が抑制される。
【００７６】
ヘッド部１０Ｃでは、流路壁部３１が、傾斜壁面７０に接触するまで撓み変形して連通流路１５ｂを閉塞しても、流路壁部３１の周りに供給流路１５ａと循環流路１５ｃとを連通する空間が残るように構成されている。そのため、流路壁部３１によって連通流路１５ｂが閉塞されても、矢印ＦＬによって図示されているように、供給流路１５ａから循環流路１５ｃへと吐出液体ＤＬが流れ続けることができる。そのため、流路壁部３１の第１方向Ｄ１への変位によって、供給流路１５ａの圧力が急激に高まってしまうことや、循環流路１５ｃの圧力が急激に低下してしまうことが抑制される。よって、ヘッド部１０Ｄでの吐出液体ＤＬの流れを円滑に継続させることができる。また、吐出液体ＤＬの圧力によって生じる流路壁部３１の変位を妨げる方向に働く力を低減させることができ、流路壁部３１の変位動作の円滑化が可能である。
【００７７】
液体噴射装置１００Ｃでは、制御部１０１（図６）は、第１実施形態で説明したように、圧力発生部２０によって、圧力室１３に吐出圧力を発生させるタイミングに合わせて、流路壁部３１を第１方向Ｄ１に変位させる。これによって、吐出圧力が連通流路１５ｂを通じて、供給流路１５ａや循環流路１５ｃに抜けてしまうことを抑制できる。
【００７８】
また、液体噴射装置１００Ｃでは、制御部１０１は、第１実施形態で説明したように、圧力発生部２０に圧力室１３に液滴を分離させるための負圧を発生させるタイミングに合わせて、流路壁部３１を第２方向Ｄ２に変位させる。ヘッド部１０Ｃには、負圧が生じている循環流路１５ｃが設けられているため、流路壁部３１を第２方向Ｄ２に変位させたときに、より短時間で圧力室１３に負圧を発生させることができる。
【００７９】
拡大変位機構４０を用いた流路抵抗変更部３０を備える第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実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【００８０】
４．第４実施形態：
図８は、第４実施形態における液体噴射装置１００Ｄが備えるヘッド部１０Ｄの構成を模式的に示す概略断面図である。第４実施形態の液体噴射装置１００Ｄの構成は、第３実施形態のヘッド部１０Ｃの代わりに、第４実施形態のヘッド部１０Ｄを備えている点以外は、第３実施形態の液体噴射装置１００Ｃの構成（図６）とほぼ同じである。第４実施形態のヘッド部１０Ｄの構成は、循環流路１５ｃが追加されている点以外は、第２実施形態のヘッド部１０Ｂの構成とほぼ同じである。
【００８１】
第４実施形態のヘッド部１０Ｄでは、連通流路１５ｂに傾斜壁面７０が設けられていることによって、第２実施形態で説明したように、流路壁部３１による開口端部１５ｂｅの封止性が高められている。また、流路壁部３１の変位動作が円滑化されている。第４実施形態の液体噴射装置１００Ｄによれば、循環部１２０を備えているため、第３実施形態で説明したのと同様に、圧力室１３における吐出液体ＤＬの滞留に起因する不具合の発生を抑制することができる。
【００８２】
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、第２実施形態、および、第３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。
【００８３】
５．第５実施形態：
図９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断面図である。第５実施形態の液体噴射装置１００Ｅの構成は、第３実施形態のヘッド部１０Ｃ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３実施形態の液体噴射装置１００Ｃの構成（図６）とほぼ同じである。第５実施形態のヘッド部１０Ｅの構成は、流路壁部３１の代わりに、流路壁部３１Ｅおよび流路壁部３１Ｅを支持する弾性部材７２が追加されている点以外は、第３実施形態のヘッド部１０Ｃの構成とほぼ同じである。
【００８４】
第５実施形態の流路壁部３１Ｅは、例えば、金属板によって構成される。流路壁部３１Ｅは、アクチュエーター３５が伸長したときに液体室４１の液体４２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。流路壁部３１Ｅは、金属板に限らず、他の部材によって構成されてもよい。流路壁部３１Ｅは、例えば、樹脂板によって構成されてもよい。流路壁部３１Ｅの壁面３１ａ，３１ｂには、撓み変形を抑制するためのリブが形成されていてもよい。
【００８５】
流路壁部３１は、第２壁面３１ｂの開口端部１５ｂｅと対向する位置に、開口端部１５ｂｅに向かって突起する突起部７３を有している。なお、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。突起部７３は、例えば、半球形状を有するように構成されていてもよい。突起部７３は、流路壁部３１Ｅが第１方向Ｄ１に変位したときに、開口端部１５ｂｅを閉塞する蓋部として機能する。突起部７３は、流路壁部３１と異なる部材によって構成されていてもよいし、同じ部材によって構成されていてもよい。なお、突起部７３は、完全に開口端部１５ｂｅを閉塞するように構成されていなくてもよいし、省略されてもよい。供給流路１５ａと連通流路１５ｂとの接続部位は、突起部７３が開口端部１５ｂｅを閉塞したときに、矢印ＦＬで示されているように、吐出液体ＤＬが流れることができるように、突起部７３の周りに空間が残されるように構成されている。
【００８６】
流路壁部３１Ｅは、その外周端部が弾性部材７２に支持されることによって、厚み方向に変位可能な状態で筐体１１に固定されている。弾性部材７２は、流路壁部３１Ｅの中央部を囲む枠状の形状を有している。第５実施形態では、弾性部材７２は、流路１５内に設けられた段差部に配置され、流路壁部３１Ｅを、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２への変位が可能な状態で、流路１５側から支持する。弾性部材７２は、液体室４１と流路１５との間の液体の漏洩を防止するシール部としても機能する。なお、弾性部材７２は、液体室４１内に配置され、液体室４１側から流路壁部３１Ｅを支持してもよい。
【００８７】
アクチュエーター３５が伸長して、加圧壁部４３が変位すると、液体室４１の液体４２から流路壁部３１Ｅは圧力を受ける。すると、弾性部材７２が圧縮されて、流路壁部３１Ｅは、第２方向Ｄ２に弾性力が生じる状態で、一点鎖線で図示されているように、第１方向Ｄ１に変位する。流路壁部３１Ｅの変位量は、拡大変位機構４０によって、アクチュエーター３５の変位量よりも増大されている。よって、ヘッド部１０Ｅでは、第１実施形態のヘッド部１０Ａと同様に、流路１５の流路抵抗の制御精度が高められている。
【００８８】
なお、ヘッド部１０Ｅには、第１実施形態のヘッド部１０Ａのように、循環流路１５ｃがない構成が適用されてもよい。また、第２実施形態のヘッド部１０Ｂや第４実施形態のヘッド部１０Ｄのように、連通流路１５ｂにおいて、少なくとも、開口端部１５ｂｅの内周壁面が傾斜壁面７０を構成している構成が適用されてもよい。
【００８９】
第５実施形態のヘッド部１０Ｅでは、流路壁部３１Ｅが変位するときの流路壁部３１Ｅの撓み変形が抑制されているため、液体４２から伝達される圧力が、流路壁部３１Ｅ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５実施形態のヘッド部１０Ｅによれば、アクチュエーター３５が発生させる圧力を効率的に、流路抵抗変更部３０による流路抵抗の制御に利用することができる。また、撓み変形の繰り返しによる流路壁部３１Ｅの劣化が抑制される。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。
【００９０】
６．第６実施形態：
図１０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断面図である。第６実施形態の液体噴射装置１００Ｆの構成は、第３実施形態のヘッド部１０Ｃ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３実施形態の液体噴射装置１００Ｃの構成（図６）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１５の構成が変更され、流路抵抗変更部３０の設けられている位置が変更されている点以外は、第３実施形態のヘッド部１０Ｃの構成とほぼ同じである。
【００９１】
第６実施形態のヘッド部１０Ｆには、流路１５として、供給流路１５ａおよび連通流路１５ｂに加えて、第１循環流路１５ｐと、第２循環流路１５ｑと、が追加されている。また、循環流路１５ｃの代わりに、合流循環流路１５ｒが設けられている。
【００９２】
第１循環流路１５ｐは、連通流路１５ｂよりも下流側において供給流路１５ａに接続されている。第１循環流路１５ｐには、主に、供給流路１５ａから吐出液体ＤＬが流入する。第２循環流路１５ｑは、圧力室１３に接続されている。第２循環流路１５ｑには、圧力室１３の吐出液体ＤＬが流入する。第２循環流路１５ｑは、連通流路１５ｂよりもノズル１２に近い位置において圧力室１３に接続されていることが望ましい。
【００９３】
合流循環流路１５ｒは、第１循環流路１５ｐと第２循環流路１５ｑとに接続されている。合流循環流路１５ｒは、循環部１２０の排出路１２１に接続されている。合流循環流路１５ｒには、循環部１２０によって、合流循環流路１５ｒへと吐出液体ＤＬを流入させる負圧が発生する。これによって、供給流路１５ａの吐出液体ＤＬの一部が第１循環流路１５ｐを通じて、合流循環流路１５ｒへと流入し、残りが連通流路１５ｂを通じて圧力室１３に流入する。ノズル１２からの吐出に用いられなかった圧力室１３の吐出液体ＤＬは、第２循環流路１５ｑを通じて合流循環流路１５ｒへと流入する。第１循環流路１５ｐと第２循環流路１５ｑとから合流循環流路１５ｒに流入した吐出液体ＤＬは排出路１２１へと排出され、供給部１１０を通じて、再び、ヘッド部１０Ｆに供給される。
【００９４】
流路抵抗変更部３０は、合流循環流路１５ｒに設けられている。流路抵抗変更部３０は、制御部１０１（図６）の制御下において、流路壁部３１を合流循環流路１５ｒにおいて変位させることによって、合流循環流路１５ｒの一部の開口断面を変更して、流路１５の流路抵抗を変更する。
【００９５】
第１循環流路１５ｐは、端部に、合流循環流路１５ｒにおいて開口する接続開口１５ｐｏを有している。流路壁部３１は、第１循環流路１５ｐと面する位置に設けられている。流路壁部３１は、アクチュエーター３５が伸長したときに、一点鎖線で図示してあるように、接続開口１５ｐｏを閉塞するように撓み変形して、第２方向Ｄ２に働く弾性力が生じる状態で、第１方向Ｄ１に変位する。なお、流路抵抗変更部３０は、拡大変位機構４０を備えているため、流路壁部３１の変位量は、第１実施形態で説明したように、アクチュエーター３５の変位量よりも増大されている。
【００９６】
合流循環流路１５ｒは、流路壁部３１が第１方向Ｄ１に変位して、接続開口１５ｐｏを閉塞しても、流路壁部３１の周りに吐出液体ＤＬが流れる空間が残るように構成されている。これによって、流路壁部３１によって接続開口１５ｐｏが閉塞された状態においても、矢印ＦＬで図示されているように、合流循環流路１５ｒの吐出液体ＤＬの流れが継続される。流路壁部３１によって接続開口１５ｐｏを閉塞することによって、供給流路１５ａから連通流路１５ｂを通じた圧力室１３への吐出液体ＤＬの流入を促進させることができる。よって、圧力室１３への吐出液体ＤＬの充填を短時間でおこなうことができる。
【００９７】
液体噴射装置１００Ｆでは、制御部１０１（図６）は、流路抵抗変更部３０を、例えば、以下のように制御する。制御部１０１は、ノズル１２から吐出液体ＤＬを吐出しない待機状態では、接続開口１５ｐｏを開き、接続開口１５ｐｏの流路抵抗が低い状態にして、第１循環流路１５ｐおよび第２循環流路１５ｒを通じた吐出液体ＤＬの循環を促進する。これによって、圧力室１３における吐出液体ＤＬの滞留が抑制される。なお、このとき、圧力室１３の圧力はメニスカス耐圧以下に調整される。
【００９８】
制御部１０１は、ノズル１２からの吐出液体ＤＬの吐出を開始する際には、まず、流路壁部３１を接続開口１５ｐｏに向かって変位させて、接続開口１５ｐｏの流路抵抗を高める。制御部１０１は、流路壁部３１によって接続開口１５ｐｏを閉塞させるものとしてもよい。これによって、供給流路１５ａから第１循環流路１５ｐへの吐出液体ＤＬの流れが抑制され、連通流路１５ｂを通じた圧力室１３への吐出液体ＤＬの充填が促進される。
【００９９】
次に、制御部１０１は、接続開口１５ｐｏの流路抵抗を高めた状態のまま、圧力発生部２０によって圧力室１３内に、吐出圧力を生じさせる。接続開口１５ｐｏの流路抵抗が高いことによって、第１循環流路１５ｐへの吐出液体ＤＬの流入が抑制されるため、圧力室１３内の吐出圧力が、連通流路１５ｂを通じて抜けてしまうことが抑制され、ヘッド部１０Ｆによる吐出液体ＤＬの吐出効率が高められる。
【０１００】
制御部１０１は、ノズル１２からの吐出液体ＤＬの吐出を開始させた後、圧力発生部２０によって、圧力室１３の容積を増大させる。これによって、圧力室１３に、ノズル１２の吐出液体ＤＬを圧力室１３の方に引き戻す負圧を発生させることができ、ノズル１２内の吐出液体ＤＬからの吐出液体ＤＬの液滴の分離を促進させることができる。制御部１０１は、この負圧の発生タイミングに合わせて、流路壁部３１を第２方向Ｄ２に変位させて、接続開口１５ｐｏの流路抵抗を低減させる。これによって、連通流路１５ｂを通じた吐出液体ＤＬの圧力室１３への流入が抑制されるため、連通流路１５ｂから供給される吐出液体ＤＬによって圧力室１３の圧力の低下が妨げられることが抑制される。よって、吐出液体ＤＬの液滴を、ノズル１２内の吐出液体ＤＬからより確実に分離させることができる。
【０１０１】
特に、第６実施形態では、流路壁部３１が接続開口１５ｐｏに面する位置に設けられているため、流路壁部３１を第２方向Ｄ２に変位させることによって、第１循環流路１５ｐおよび連通流路１５ｂにおいて瞬間的な圧力低下を生じさせることができる。よって、圧力室１３内の負圧の発生効率がさらに高められ、ノズル１２内の吐出液体ＤＬからの液滴の分離を促進させることができる。
【０１０２】
第６実施形態の液体噴射装置１００Ｆによれば、供給流路１５ａに接続されている第１循環流路１５ｐに加えて、圧力室１３に接続されている第２循環流路１５ｑを有しているため、圧力室１３における吐出液体ＤＬの滞留を、より効果的に抑制することができる。また、流路抵抗変更部３０による流路抵抗の制御によって、吐出液体ＤＬを循環させたままで、圧力室１３への吐出液体ＤＬの供給圧力を制御することができるため、効率的である。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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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３０は、流路壁部３１が、開口端部１５ｂｅや接続開口１５ｐｏに面するように配置されていることによって、複数の流路の接続部位において、各流路における流路抵抗をともに変更している。これに対して、流路抵抗変更部３０の流路壁部３１は、上記各実施形態で説明した位置に設けられていなくてもよい。流路壁部３１は、流路１５の流路抵抗を変更できるように、流路１５の任意の箇所に設けられてもよい。流路壁部３１は、例えば、供給流路１５ａや、連通流路１５ｂ、循環流路１５ｃ、第２循環流路１５ｑの途中に設けられていてよい。
【０１０５】
７−２．他の実施形態２：
各実施形態のヘッド部１０Ａ〜１０Ｆにおける流路１５の構成や流路抵抗変更部３０の配置構成は、図示されている構成には限定されない。例えば、供給流路１５ａや循環流路１５ｃは水平な方向に延びていなくてもよいし、連通流路１５ｂは重力方向に沿って延びていなくてもよい。また、流路抵抗変更部３０は、例えば、流路壁部３１の変位方向とアクチュエーター３５の変位方向とが異なるように構成されていてもよい。また、流路壁部３１と加圧壁部４３とが互いに対向するように配置されていてもよいし、互いにオフセットされた位置に配置されていてもよい。
【０１０６】
７−３．他の実施形態３：
上記の各実施形態では、拡大変位機構４０は、液体室４１の液体４２を媒介させた圧力の伝達によって、流路壁部３１の変位量をアクチュエーター３５の変位量よりも増大させている。これに対して、拡大変位機構４０は、液体室４１を用いない他の機構によって流路壁部３１の変位量をアクチュエーター３５の変位量よりも増大させてもよい。例えば、拡大変位機構４０は、テコを利用した機構によって、変位量を拡大させてもよい。拡大変位機構は、テコとして機能する連結部材の第１端部をアクチュエーター３５に接続し、第２端部を流路壁部３１に接続し、当該連結部材を、第２端部よりも第１端部に近い位置に設けた回動軸を中心に回動するように設置した構成としてもよい。
【０１０７】
７−４．他の実施形態４：
上記第６実施形態において、ダイヤフラムとして構成されている流路壁部３１の代わりに、弾性部材７２に支持されている第５実施形態の流路壁部３１Ｅの構成が適用されてもよい。
【０１０８】
７−５．他の実施形態５：
上記の各実施形態において、アクチュエーター３５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３５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。
【０１０９】
７−６．他の実施形態６：
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２２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１２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１３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１２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。
【０１１０】
７−７．他の実施形態７：
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
７−８．他の実施形態８：
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。
【０１１３】
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】
【０１１４】
１０Ａ…ヘッド部、１０Ｂ…ヘッド部、１０Ｃ…ヘッド部、１０Ｄ…ヘッド部、１０Ｅ…ヘッド部、１０Ｆ…ヘッド部、１１…筐体、１２…ノズル、１３…圧力室、１５…流路、１５ａ…供給流路、１５ｂ…連通流路、１５ｂｅ…開口端部、１５ｃ…循環流路、１５ｐ…第１循環流路、１５ｐｏ…接続開口、１５ｑ…第２循環流路、１５ｒ…合流循環流路、２０…圧力発生部、２１…ダイヤフラム、２２…吐出アクチュエーター、３０…流路抵抗変更部、３１…流路壁部、３１Ｅ…流路壁部、３１ａ…第１壁面、３１ｂ…第２壁面、３５…アクチュエーター、３５ａ…第１端部、３５ｂ…第２端部、３６…駆動室、３７…連結部、４０…拡大変位機構、４１…液体室、４２…液体、４３…加圧壁部、４３ａ…第１壁面、４３ｂ…第２壁面、４５…フィラー、６０…調整部、６１…調整ネジ、６２…ネジ穴、６３…押圧板、７０…傾斜壁面、７２…弾性部材、７３…突起部、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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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