(57)【要約】【課題】  液体の粘度にかかわらず所望の吐出量に制御することが可能なノズル装置を提供する。【解決手段】  ノズル７の吐出口６を開閉させる積層圧電アクチュエータ１８と、積層圧電アクチュエータ１８の一端に固定され吐出口６を開閉させるノズル開閉部材９を備える。液室５の容積を調節することにより液体の吐出量を調節する圧電アクチュエータ２７と、圧電アクチュエータ２７の一端が固定され液室５と圧電アクチュエータ２７の配置領域とを仕切るダイヤフラム３１とを備える。アクチュエータ１８，２７を適正なタイミングで駆動することにより圧電アクチュエータ２７の変位量に比例した吐出量を得ることができる。【選択図】    図１
2008036543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留する液室と、
前記液室内の液体を吐出対象物に対して吐出する吐出口を有するノズルと、
積層圧電アクチュエータと、前記積層圧電アクチュエータの一端に固定され前記吐出口を開閉するノズル開閉部材と、前記積層圧電アクチュエータの他端に固定され前記ノズル開閉部材よりも重い錘と、前記ノズル開閉部材を前記吐出口に押し付けて該吐出口を閉塞すべく前記錘及び前記積層圧電アクチュエータを介して前記ノズル開閉部材を前記吐出口側に付勢する弾性体と、を有し、前記積層圧電アクチュエータを伸長した状態では前記ノズル開閉部材により前記吐出口を閉塞する一方で、前記吐出口を閉塞した状態から瞬時に前記積層圧電アクチュエータを短縮することにより前記ノズル開閉部材を前記吐出口から離間させて該吐出口を開くノズル開閉機構と、
圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータの一端が固定され前記液室と前記圧電アクチュエータの配置領域とを仕切るダイヤフラムと、を有し、前記圧電アクチュエータの伸縮に応じて前記液室の容積を変化可能な液体吐出量制御機構と、
を備え、
前記ノズル開閉機構により前記吐出口を開いたタイミングで、前記液体吐出量制御機構の前記圧電アクチュエータを伸長させ前記ダイヤフラムを前記液室側に押し出し前記液室の容積を減少させることにより、該容積の減少量に相当する液体を前記吐出口を介して吐出対象物に吐出することを特徴とするノズル装置。
【請求項２】
前記弾性体の圧縮量を調整することにより、該弾性体の付勢力を調節する付勢力調節手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のノズル装置。
【請求項３】
前記液体吐出量制御機構の前記圧電アクチュエータを小振幅で高速に伸縮させることにより、前記液室内の液体に高速振動を付与可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のノズル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器においては小型高密度化に伴い個々のパーツを接着剤で接着する傾向にあるとともに、接着材の塗布量も微量化の傾向がある。
【０００３】
このため、接着材の塗布に用いられるノズル装置としては、微量な接着材の塗布量を制御可能であるとともに、パーツの種類に応じた塗布量の変更や、気温などの条件により粘度が変化しても塗布量が変化しない高精度のものが要求される。
【０００４】
また、搬送中の品物に文字やロゴを印字するマーキング装置においてはライン速度の高速化に伴い高応答性と同時に大小文字の混在するマーキングが要求され文字毎のドットサイズの設定が必要となる。
【０００５】
このため、やはり、マーキング装置が備えるノズル装置にも、同様に、高精度のものが要求される。
【０００６】
従来のノズル装置は吐出材（接着材、インキなど）を空気圧又はポンプなどにより加圧しノズル内の弁を一定時間開くことにより吐出材を吐出する方式や、弁を設けずに一定時間空気圧で加圧することにより吐出材を吐出する方式である。
【０００７】
しかし、これらの方式では加圧力の変化や吐出材の濃度変化（粘度変化）により吐出量が大きく変化してしまう。
【０００８】
図７は鋼板の疵検査結果情報を鋼板側端部にドットパターンでマークする従来のノズル装置１０００を示す側断面図である。
【０００９】
図７に示すように、従来のノズル装置１０００は、塗料を加圧状態で貯留する液室１００１と、塗料を吐出する吐出口１００２を有するノズルチップ１００３と、液室１００１内に配置されたニードル弁１００４と、このニードル弁１００４の基端部に固定されたプランジャー（可動鉄心）１００５と、このプランジャー１００５を吸着可能な固定鉄心１００６と、この固定鉄心１００６の周囲に配置されたコイル１００７と、を備えている。
【００１０】
このようなノズル装置１０００においては、コイル１００７に印加するパルス状の電流によりプランジャー１００５が固定鉄心１００６に吸引されるのに伴い、ニードル弁１００４の先端が吐出口１００２より離間し、該吐出口１００２より液室１００１内の塗料が吐出される。これにより、鋼板端部にドットを形成する。
【００１１】
図８はノズル装置１０００によりドットが形成される鋼板を示す図である。
【００１２】
鋼板１０１０を図８の矢印Ａ方向に搬送しながら、該鋼板の側端部にノズル装置１０００によりドットが形成される。
【００１３】
最初に形成されるドットは基準位置を示すスタートビットである。次に形成されるドットは疵サイズＬ、その次の２個のドットは疵サイズＭ、その次の３個のドットは疵サイズＳを示す。
【００１４】
ドットピッチは例えば５ｍｍに設定されている。
【００１５】
スタートビットに相当する最初のドットが欠如すると疵サイズ情報は不明確なものとなってしまう。
【００１６】
疵が発生する頻度は小さく最初のドットが欠如する場合があるため、それを防止するためにドットサイズを大きく設定している。
【００１７】
それでも、インキの使用時間が経過するに従い揮発成分が揮発し粘度が上昇すること、液室内のインクの成分の粒子同士が再結合し粘度が上昇することなどにより吐出量が減少しドット径が小さくなる。
【００１８】
また、一日の間の気温変化によってもドット径が変化してしまう。
【００１９】
これは、インクの粘度変化により配管内の圧力損失が変化することと、例えば口径が０．３ｍｍ以下のノズルを通過する際の抵抗が変化するためであり、吐出量は粘度の影響を大きく受ける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述のように接着材、塗料、インキなどの液体は種類によりそれぞれ粘度・流動性が異なり、またそれらの温度係数も異なる。
【００２１】
また、周囲温度の高い工場内の現場においてはインキ、接着材などの溶剤の揮発が激しく、従来のノズル装置では吐出量を一定に保つことができない。
【００２２】
また吐出材の種類に応じてその塗布量を任意の設定値に自動変更することは不可能である。
【００２３】
また、上記のノズル装置１０００では、微少な吐出量の制御が困難である。
【００２４】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、微少な吐出量の制御が可能であるとともに、液体の粘度・流動性にかかわらず所望の吐出量に制御することが可能なノズル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題を解決するため、本発明のノズル装置は、液体を貯留する液室と、前記液室内の液体を吐出対象物に対して吐出する吐出口を有するノズルと、積層圧電アクチュエータと、前記積層圧電アクチュエータの一端に固定され前記吐出口を開閉するノズル開閉部材と、前記積層圧電アクチュエータの他端に固定され前記ノズル開閉部材よりも重い錘と、前記ノズル開閉部材を前記吐出口に押し付けて該吐出口を閉塞すべく前記錘及び前記積層圧電アクチュエータを介して前記ノズル開閉部材を前記吐出口側に付勢する弾性体と、を有し、前記積層圧電アクチュエータを伸長した状態では前記ノズル開閉部材により前記吐出口を閉塞する一方で、前記吐出口を閉塞した状態から瞬時に前記積層圧電アクチュエータを短縮することにより前記ノズル開閉部材を前記吐出口から離間させて該吐出口を開くノズル開閉機構と、圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータの一端が固定され前記液室と前記圧電アクチュエータの配置領域とを仕切るダイヤフラムと、を有し、前記圧電アクチュエータの伸縮に応じて前記液室の容積を変化可能な液体吐出量制御機構と、を備え、前記ノズル開閉機構により前記吐出口を開いたタイミングで、前記液体吐出量制御機構の前記圧電アクチュエータを伸長させ前記ダイヤフラムを前記液室側に押し出し前記液室の容積を減少させることにより、該容積の減少量に相当する液体を前記吐出口を介して吐出対象物に吐出することを特徴としている。
【００２６】
本発明のノズル装置においては、前記弾性体の圧縮量を調整することにより、該弾性体の付勢力を調節する付勢力調節手段を備えることが好ましい。
【００２７】
本発明のノズル装置においては、前記液体吐出量制御機構の前記圧電アクチュエータを小振幅で高速に伸縮させることにより、前記液室内の液体に高速振動を付与可能であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、積層圧電アクチュエータと、積層圧電アクチュエータの一端に固定されノズルの吐出口を開閉するノズル開閉部材と、積層圧電アクチュエータの他端に固定されノズル開閉部材よりも重い錘と、ノズル開閉部材を吐出口に押し付けて該吐出口を閉塞すべく錘及び積層圧電アクチュエータを介してノズル開閉部材を吐出口側に付勢する弾性体と、を備え、積層圧電アクチュエータを伸長した状態ではノズル開閉部材により吐出口を閉塞する一方で、吐出口を閉塞した状態から、伸長量を微少に制御可能な積層圧電アクチュエータを瞬時に短縮することによりノズル開閉部材を吐出口から離間させて該吐出口を開くノズル開閉機構を備える構成であるため、微少な吐出量の制御が可能である。
【００２９】
また、圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータの一端が固定され液室と圧電アクチュエータの配置領域とを仕切るダイヤフラムと、を備え、圧電アクチュエータの伸縮に応じて液室の容積を変化可能な液体吐出量制御機構を備え、ノズル開閉機構により吐出口を開いたタイミングで、液体吐出量制御機構の圧電アクチュエータを伸長させダイヤフラムを液室側に押し出し液室の容積を減少させることにより、該容積の減少量に相当する液体を吐出口を介して吐出対象物に吐出するので、液体の粘度に関係なく任意の吐出量を任意の吐出速度に制御することができる。
【００３０】
また、本発明によれば、弾性体の圧縮量を調整することにより、該弾性体の付勢力を調節する付勢力調節手段を備えるので、液室の圧力に応じて、ノズル開閉部材をノズルの吐出口を閉塞する方向に付勢する付勢力を調節することができる。
【００３１】
また、本発明によれば、液体吐出量制御機構の圧電アクチュエータを小振幅で高速に伸縮させることにより、液室内の液体に高速振動を付与可能であるので、液室内における液体の粒子の再結合を防止し、該液体の流動性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態について説明する。
【００３３】
図１は本実施形態に係るノズル装置１００を示す正面断面図である。
【００３４】
図１に示すように、本実施形態に係るノズル装置１００は、中空形状の本体部１と、それぞれ筒状に形成された第１のホルダー２及び第２のホルダー３と、本体部１の側面に接続された液供給配管４と、を備えている。
【００３５】
本体部１は、吐出対象物に対して吐出される前の液体を貯留する液室５を内部に有している。
【００３６】
本体部１の下端部には、ノズル孔（吐出口）６を有するノズル部材（ノズル）７が設けられている。
【００３７】
ノズル部材７には、ノズル孔６と連通しノズル部材７から下方に突出する吐出チューブ８が設けられ、ノズル孔６及び吐出チューブ８を介して液室５内の液体が吐出対象物に向けて吐出される。
【００３８】
液室５の内部には、プッシュロット（ノズル開閉部材）９が設けられている。
【００３９】
このプッシュロット９は、上下に長尺な棒状の本体部１０と、この本体部１０の下端部に設けられた球状の先端ボール部１１と、後述する吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８の半球状先端部３９と接合された上端部１２と、を備えて構成されている。
【００４０】
プッシュロット９の先端ボール部１１は、ノズル部材７のノズル孔６の上端開口を閉塞又は開口させる弁として機能するものであり、ノズル部材７に形成された凹曲面である弁座１３内に配置されている。
【００４１】
先端ボール部１１と弁座１３とにより吐出バルブ４０が構成されている。
【００４２】
なお、本実施形態では、プッシュロット９の先端部が球状の先端ボール部１１となっている場合を例示しているが、プッシュロット９の先端部はニードル形状（図７参照）であっても良い。
【００４３】
本体部１の上部には、弾性変形可能な材質からなるシールリング１４が設けられている。
【００４４】
このシールリング１４は、液室５と、該液室５の上方に位置する機構室１７（後述）と、を分離している。
【００４５】
また、シールリング１４は、プッシュロット９が上下動可能となるように該プッシュロット９の上端部１２を保持している。
【００４６】
第１のホルダー２は、例えば、本体部１の上端部に形成された雌ねじ部１５に対し、該第１のホルダー２の下端部に形成された雄ねじ部１６が螺入されたことにより、本体部１から上方に突出するように該本体部１に設けられている。
【００４７】
第１のホルダー２の内部領域は機構室１７を構成している。
【００４８】
機構室１７内には、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ（積層圧電アクチュエータ）１８と、この吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８が上下動可能に挿入されたブッシュ１９と、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８の上端部２０に固定された錘２１と、この錘２１の上端面に一端が当接されたバネ（弾性体）２２と、このバネ２２の他端側を吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８側に押し付けるバネ受け（付勢力調節手段）２３と、が配設されている。
【００４９】
また、第１のホルダー２の上端部は、上端壁部２４により閉塞され、該上端壁部２４には、バネ受け２３の上下位置を調節するバネ押しネジ（付勢力調節手段）２５が螺入されている。
【００５０】
すなわち、上端壁部２４に対するバネ押しネジ２５の螺入量を調節することにより、バネ受け２３の上下位置を調節してバネ２２の圧縮量を調節し、バネ２２によりプッシュロット９を下方に付勢する付勢力を調節できるようになっている。
【００５１】
第２のホルダー３は、例えば、その一端側に形成されたフランジ部２６が本体部１の側面にビス止めされたことにより、本体部１より側方に突出するように本体部１に設けられている。
【００５２】
第２のホルダー３の内部には、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ（圧電アクチュエータ）２７が設けられている。
【００５３】
液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７の尾端部２８（図１の右端部）は、第２のホルダー３の尾端面（図１の左端面）と、該第２のホルダー３の尾端面に対して例えばビス止めにより取り付けられた保持枠２９と、の間に挟持されて、該第２のホルダー３に固定されている。
【００５４】
液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７の先端部（図１の左端部）には、半球状部３０が形成されている。
【００５５】
また、第２のホルダー３において、本体部１内の液室５との境界部には、液室５と液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７の配置領域とを仕切るダイヤフラム３１が設けられている。
【００５６】
ダイヤフラム３１の外周部には外周リング部３２が形成されている。この外周リング部３２は本体部１の側面に形成された凹部３３内に嵌め込まれ、第２のホルダー３のフランジ部２６により押圧し液室５をシールしている。
【００５７】
ダイヤフラム３１は、連結金具３４を介して液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７の半球状部３０と連結されている。
【００５８】
また、液供給配管４は、液室５内に液体を供給する配管であり、例えば、本体部１において第２のホルダー３が設けられているのとは反対側の側部に設けられている。
【００５９】
より具体的には、例えば、本体部１の側面には、一端側が液室５に面する接続部材３５が、例えば螺入により設けられ、該接続部材３５において液室５側とは反対側の面には、液供給配管４が螺入により固定されている。
【００６０】
この接続部材３５には、液体を液供給配管４より液室５に流入させる液供給口３６が形成され、この接続部材３５において液室５側に向かう面には、弁座３７を介してリーフバルブ３８が設けられている。
【００６１】
次に、動作を説明する。
【００６２】
図２は吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８に印加される電圧（横軸）と吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８の変位量（縦軸）との関係を示す図である。
【００６３】
吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８は、例えば、積層型圧電アクチュエータであり、そのリード線（図示略）のプラス側に印加される電圧に比例して下部の半球状先端部３９が下方に伸びる。
【００６４】
図２に示すように、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８の伸縮量は非常に微少であり、例えば、推奨駆動電圧ＶＲを印加したときに約１３μｍとなる。
【００６５】
従って、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８の尾端部２０を第１のホルダー２に対して完全に固定するのでは、プッシュロット９の先端ボール部１１をノズル部材７の弁座１３に当接させた状態から吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８を縮めることのみによってノズル孔６を開くことは困難であるが、本実施形態では、以下に説明するように、バネ２２及び錘２１の作用により、好適にノズル孔６の開閉を行うようにしている。
【００６６】
なお、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７も、例えば、積層型圧電アクチュエータであり、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８と同様の特性を備えているものとする。
【００６７】
＜吐出バルブ４０の開閉動作の説明＞
次に、吐出バルブ４０の開閉動作について説明する。
【００６８】
吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８の上端部２０に固定された錘２１は、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８が高速で縮む際に、上端部２０の移動を抑制する機能を有する。
【００６９】
バネ２２はその付勢力により錘２１を押し下げるものであり、その押し下げ力は、上記のようにバネ押しネジ２５の螺入量を調節することによりバネ受け２３の上下位置を設定することにより調整する。
【００７０】
バネ押しネジ２５の螺入量は、液室５内の液圧がシールリング１４などに作用してプッシュロット９を押し上げて液漏れを生じることがない程度に設定する。
【００７１】
吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８に電圧を印加した状態でも印加しない状態でも、時間が経過するとバネ２２の押し下げ力と錘２１の重量により吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８は押し下げられるため、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８に連結されているプッシュロット９の先端ボール部１１はノズル部材７の弁座１３に押し付けられ、吐出バルブ４０は閉じた状態となる。従って、液室５内の液体は加圧されていても漏れることはない。
【００７２】
吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８のリード線のプラスとマイナス間に推奨最大電圧ＶＲを印加すると、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８の半球状先端部３９は伸びるが、プッシュロット９の先端ボール部１１は弁座１３に当たっていて下に移動できないため、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８及び錘２１が、例えば約１３μｍ上に移動することになる。
【００７３】
この状態から、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８のリード線のプラスとマイナス間に印加する電圧を一気に０ｖに下げると、瞬時に（急速に）吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８は短縮する。
【００７４】
ここで、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８の上端部（尾端部２０）は、該上端部に固定された錘２１の慣性のためにあまり移動しない代わりに、球状先端部３９が上方に移動する。
【００７５】
このように球状先端部３９が上方に移動することにより、該球状先端部３９に固定されたプッシュロット９も上方に移動し、該プッシュロット９の先端ボール部１１が弁座１３から離れるので、吐出バルブ４０が開く。
【００７６】
これにより、吐出バルブ４０、ノズル孔６及び吐出チューブ８をこの順に介して、液室５内の液体が吐出対象物に向けて吐出される。
【００７７】
なお、液体は、長時間（例えば、１００ｍｓ）放置すれば吐出されるが１〜２ｍｓでは吐出されない程度に液圧を設定して供給されている。
【００７８】
また、球状先端部３９に連結するプッシュロット９と錘２１との重量比は、プッシュロット９よりも錘２１の重量が大幅に大きく設定されている。具体的には、例えば、プッシュロット９と錘２１との重量比を約１対３０に設定しており、プッシュロット９の移動量と錘２１の移動量は３０：１の割合となる。
【００７９】
このため、上記のように急速に吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８を短縮させた際の錘２１の下方への移動量は、１３／３０＝約０．４３μｍとなる。
【００８０】
なお、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８が伸びるときには、錘２１は反対方向（上方）へと約０．４３μｍ移動する。
【００８１】
また、吐出バルブ４０は、上記のような吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８の伸縮動作を所定の周期で繰り返し行うことにより、所定の周期で繰り返し開閉させる。
【００８２】
例えば、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８を２ｋＨｚで駆動（繰り返し伸縮）させる場合、吐出バルブ４０を開いている期間は、１周期当たり０．２ｍｓ程度となる。
【００８３】
ノズル装置１００を図１に示すように垂直に配置し、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８への印加電圧が電圧０ｖの状態を０．２ｍｓ間キープした場合の錘２１の移動量は、
重量による移動量    ：（１／２）×ｇ×ｔ２＝１／２×１０×１０６×（０．２×１０−３）２＝０．２μｍ
バネ力による移動量    ：（１／２）×２ｇ×ｔ２＝０．４μｍ
但し、バネ２２のバネ力は液圧によりバネ力と反対方向に発生する力を差し引いて１５０ｇになるように設定した。
【００８４】
錘２１の重量＋吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８の重量＋プッシュロット９の重量＝７５ｇ
従って、０．２ｍｓ後に再度吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８に電圧を加えた際、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８が急速に１３μｍ伸び、プッシュロット９を押し下げる反力で錘２１は０．４３μｍ押し上げられ、続いて、プッシュロット９の先端ボール部１１が弁座１３に当たり吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８及び錘２１を約０．６μｍ押し上げて吐出バルブ４０を閉じる。
【００８５】
＜液体吐出量制御の説明＞
次に、液体の吐出量の制御動作について説明する。
【００８６】
液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７の尾端部２９は第２のホルダー３の図１における右端面に固定されている。
【００８７】
従って、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７のリード線のプラスとマイナス間に電圧を印加して液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７を伸ばすと、尾端部２９を基準として液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７の先端部の半球状部３０が変位し、連結金具３４を介してダイヤフラム３１を液室５側（図１の左側）に押し出すので、液室５の容積が減少する。
【００８８】
なお、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７の半球状部３０は、連結金具３４を介してダイヤフラム３１に連結されているため、ダイヤフラム３１は半球状部２７に追従して移動する。
【００８９】
また、液体は、液供給配管４内において所定の圧力に調整されており、液室５内の液体の圧力が液供給配管４の液供給口３６内における圧力よりも低下すると、液供給配管４内の液体によりリーフバルブ３８が液室５側に押されることにより該リーフバルブ３８と弁座３７との間に間隔が生じ、この間隔を介して液供給配管４内の液体が液室５内に供給される。
【００９０】
液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７が停止した状態では液室５と液供給口３６の液圧はバランスしており、リーフバルブ３８は弁座３７に接して閉じた状態になっている。
【００９１】
＜吐出動作＞
次に、吐出動作を説明する。
【００９２】
図３はノズル装置１００の動作を示すタイムチャートである。
【００９３】
図３において、タイミングＴ１〜Ｔ７は、それぞれ以下に説明するようなタイミングである。
【００９４】
タイミングＴ１は、２個の圧電アクチュエータ１８，２７には電圧が掛けられていない状態で吐出バルブ４０は閉じリーフバルブ３８は弁座３７に接し閉じた状態である。
【００９５】
タイミングＴ２は、動作準備期間である。すなわち、タイミングＴ２では、バルブ開閉圧電アクチュエータ１８に印加する電圧を推奨最大電圧ＶＲまで徐々に上昇させる。電圧の上昇に比例してバルブ開閉圧電アクチュエータ１８の半球状先端部３９が徐々に下方に変位する結果として、錘２１を変位量分押し上げて停止する。この期間は吐出バルブ４０は閉じた状態に維持される。
【００９６】
タイミングＴ３は、動作準備完了期間であり、タイミングＴ２の後、動作指令待つ状態である。
【００９７】
タイミングＴ４は、１回目の吐出動作期間であり、吐出バルブ４０より液体を１ドット吐出する。以下、タイミングＴ４を以下の（４−１）〜（４−３）の期間に分けて詳細に説明する。
【００９８】
（４−１）．先ず、バルブ開閉圧電アクチュエータ１８への印加電圧を急激に０ｖにし、半球状先端部３９を急速に変位させ、該半球状先端部３９に連結しているプッシュロット９を上方に引き上げる。これにより、プッシュロット９の先端ボール部１１が弁座１３から離れ、吐出ノズル４０が開口する。
【００９９】
（４−２）．次に、プッシュロット９の引き上げが完了したタイミングで、吐出量制御用圧電アクチュエータ２７に印加する電圧を所定の勾配で上昇開始させ、必要とする吐出量と対応する電圧まで上昇させる。
【０１００】
ここで、吐出量制御用圧電アクチュエータ２７の半球状部３０は、吐出量制御用圧電アクチュエータ２７に印加される電圧の上昇速度に比例した速度で変位し、ダイヤフラム３１を押し出す。
【０１０１】
従って、変位速度を速くすると、吐出ノズル４０から吐出される液滴の速度も速くなる。
【０１０２】
ダイヤフラム３１の変位が開始すると液室５内の容積は縮小すると同時に液室５内の圧力が上昇する。
【０１０３】
従って、リーフバルブ３８が弁座３７に押し付けられて閉じる。
【０１０４】
液体は吐出バルブ４０から高速でノズル孔６に流出し、吐出チューブ８の先端より液粒となり吐出される。
【０１０５】
（４−３）．吐出量制御用圧電アクチュエータ２７の伸長工程が完了したら吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８の電圧を推奨最大電圧ＶＲに設定し、吐出バルブ４０を閉じる。
【０１０６】
（４−４）．吐出量制御用圧電アクチュエータ２７の電圧を設定した所定の勾配で０Ｖに下げ、ダイヤフラム３１を後退（右方向に移動）させる。後退開始と同時に液室５内の容積が増加開始し液供給口３６の液圧よりも液室５内の液圧が低下する。よって、リーフバルブ３８が開き液体が液供給口３６を介して液室５に流入し、液供給口３６内と液室５内の液圧が同圧になった時点でリーフバルブ３８が閉じて液供給口３６から液室５内への液体の流入が止まる。
【０１０７】
このタイミングではバルブ開閉圧電アクチュエータ１８によりプッシュロット９が押し下げられているため、シールリング１４の中央部も押し下げられて液室５の容積を減少させる方向に作用するが、吐出量制御用圧電アクチュエータ２７によりダイヤフラム３１が後退中のため、トータルでは液室５の容積は増加することになり、吐出バルブ４０が閉じ切る時点では吐出チューブ８内の液体は該吐出チューブ８の先端よりも引っ込んだ位置になる。
【０１０８】
タイミングＴ５は、待機状態であり、次の動作指令を待つ。
【０１０９】
タイミングＴ６は、２回目の吐出動作期間であり、吐出バルブ４０から２ドット目を吐出する。なお、タイミングＴ６では１回目動作（Ｔ４）と同様の動作を行うが、吐出量の設定が、例えば、１ドット目よりも少なくなっている。このため、吐出量制御用圧電アクチュエータ２７に印加する電圧を１回目動作（Ｔ４）よりも小さく設定し、吐出量を抑制している。
【０１１０】
以後は、同様に、必要回数の吐出動作を繰り返し行う。
【０１１１】
一連の動作を終了したら、タイミングＴ７に示すように、バルブ開閉圧電アクチュエータ１８に印加する電圧をゆっくりと０Ｖまで低下させ、動作完了とする。
【０１１２】
以上のような実施形態によれば、伸長量を微少に制御可能な積層圧電アクチュエータからなる吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８を伸長させプッシュロット９をノズル孔６（弁座１３）に押し付け該ノズル孔６を閉塞した状態から、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８を急激に短縮させ、プッシュロット９をノズル孔６（弁座１３）から離間させてノズル孔６を開口させ、ノズル孔６を介して液室５内の液体を吐出対象物に吐出する構成であるため、微少な吐出量の制御が可能である。
【０１１３】
また、圧電アクチュエータからなり液室５の容積を調節することにより液体の吐出量を調節する液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７と、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７の配置領域と液室５とを仕切るダイヤフラム３１と、を備え、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７は、ダイヤフラム３１を液室５側に押し出すことにより液室５の容積を減少させ、該容積減少に相当する量の液体をノズル孔６から吐出させるので、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７の伸長量を制御することにより、液体の粘度に関係なく任意の吐出量を任意の吐出速度に制御することができる。
【０１１４】
つまり、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８及び液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７を適正なタイミングで駆動することにより、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７の変位量に比例した吐出量を得ることができる。
【０１１５】
また、プッシュロット９をノズル孔６を閉塞する方向に付勢するバネ２２を備えるので、液体を吐出しない場合にノズル孔６を好適に閉塞することができる。
【０１１６】
また、バネ２２の圧縮量を調整することにより、該バネ２２の付勢力を調節する付勢力調節手段としてのバネ押しネジ２５及びバネ受け２３を備えるので、液室５の圧力に応じて、プッシュロット９をノズル孔６を閉塞する方向に付勢する付勢力を調節することができる。
【０１１７】
また、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７を小振幅で高速に伸縮させることにより、液室５内の液体に高速振動を付与可能であり、液室５内における液体の粒子の再結合を防止し、該液体の流動性を維持することができる。
【０１１８】
なお、上記の実施形態では、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７が積層圧電アクチュエータである例を説明したが、積層型以外の圧電アクチュエータであっても良い。
【実施例】
【０１１９】
次に、鋼板側端部に疵検査結果情報をドットパターンでマーキングする実施例を説明する。
【０１２０】
図４は実施例の場合のタイムチャート、図５は実施例の場合の機器構成を示すブロック図、図６は実施例の場合の製造ライン概要を示す図である。
【０１２１】
図６に示すように、マーキング装置２００は、一般的に疵検査装置３００に対し、１０ｍ前後、製造ラインにおける下流に設置されている。
【０１２２】
図５に示す機器構成のうち、ＰＬＧ４０１は鋼板の移動量を検出するために搬送ロール（図示略）の回転軸に設置され、該搬送ロールの回転角の検出結果と搬送ロールの直径に基づいて鋼板の移動量を算出する。
【０１２３】
分周器４０２はＰＬＧ４０１の発信パルスが切りの良い長さになるように分周する。ここでは、ＰＬＧ４０１の発信パルスを、例えば、１パルス当たり１ｍｍになるように分周した後でコントローラ４０３に入力する。
【０１２４】
コントローラ４０３は、ピエゾドライバー４０４に指令を送信し、該ピエゾドライバー４０４を介して吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８の駆動制御を行う一方で、ピエゾドライバー４０５に指令を送信し、該ピエゾドライバー４０５を介して吐出量制御用圧電アクチュエータ２７の駆動制御を行う。
【０１２５】
次に、実施例の動作の流れを説明する。
【０１２６】
（１）．先ず、疵検査装置３００が鋼板の欠陥を検出すると（タイミングＴ１の最終タイミング）、その欠陥レベル（疵サイズがＬ，Ｍ，Ｓのいずれであるか）を示す欠陥信号をマーキング装置２００のコントローラ４０３に出力する。
【０１２７】
（２）．コントローラ４０３は、欠陥信号を受信すると、吐出バルブ４０を開く準備動作に入り、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８をゆっくり伸ばす（タイミングＴ２）。
【０１２８】
（３）．その後、コントローラ４０３は、欠陥信号の受信タイミングからのトラッキング量（鋼板の移動量）が疵検査装置３００−マーキング装置２００間距離Ｌに一致した時点で、ピエゾドライバー４０４、４０５を介して吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８、吐出量制御用圧電アクチュエータ２７を駆動させ、鋼板にスタートビットをマークする。
【０１２９】
ここで、スタートビットは他のドットと区別するため大きめのドットを形成する。例えば、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７には、８０ｖの駆動電圧を与えている（タイミングＴ４）。
【０１３０】
（４）．更に鋼板が５ｍｍ移動したタイミングで、該鋼板に疵サイズＬのマークをする（タイミングＴ６）。
【０１３１】
疵サイズＬの欠陥マークの際には、例えば、液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７には、６０Ｖの駆動電圧を与えている。
【０１３２】
（５）．欠陥マーク（疵情報）をマーキング後、次の疵情報の有無を判定し、次の疵情報が存在しなければ、マーキング完了動作に入り、吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ１８への印加電圧をゆっくり下げ０ｖにし待機状態に入る（タイミングＴ８）。
【０１３３】
（６）．待機状態では吐出バルブ４０を閉じた状態で液体吐出量制御用圧電アクチュエータ２７を小振幅で高速で駆動し、液室５内の液体（本実施例ではインク）に振動を与えインクの成分粒子の再結合を防止する（タイミングＴ９）。
【０１３４】
以上のような実施例によれば、鋼板側端部に疵検査結果情報をドットパターンでマーキングする技術に本実施形態に係るノズル装置１００を適用することができる。
【０１３５】
なお、上記の実施例では、鋼板側端部に疵検査結果情報をドットパターンでマーキングする技術に本実施形態に係るノズル装置１００を適用した例（従って、液室５内の液体がインキである例）を説明したが、その他にも、工業分野においては、接着材、潤滑材、コーティング材などを材料の粘度にかかわらず、設定された任意の量を高速且つ高精度に分配供給するのにノズル装置１００を適用することができる。
【０１３６】
また、医療、薬品、バイオテクノロジー分野においては薬剤、溶液、試薬などを設定された任意の微少量且つ高精度に供給分配するのにノズル装置１００を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】実施形態に係るノズル装置を示す正面断面図である。
【図２】圧電アクチュエータに印加される電圧（横軸）と圧電アクチュエータの変位量（縦軸）との関係を示す図である。
【図３】ノズル装置の動作を示すタイムチャートである。
【図４】実施例の場合のノズル装置のタイムチャートである。
【図５】実施例の場合の機器構成を示すブロック図である。
【図６】実施例の場合の製造ライン概要を示す図である。
【図７】従来のノズル装置を示す側断面図である。
【図８】従来のノズル装置によりドットが形成される鋼板を示す図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１００  ノズル装置
５      液室
７      ノズル部材（ノズル）
６      ノズル孔（吐出口）
１８    吐出バルブ開閉用圧電アクチュエータ（積層圧電アクチュエータ）
９      プッシュロット（ノズル開閉部材）
２１    錘
２２    バネ（弾性体）
２３    バネ受け（付勢力調節手段）
２５    バネ押しネジ（付勢力調節手段）
２７    液体吐出量制御用圧電アクチュエータ（圧電アクチュエータ）
３１    ダイヤフラム
【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】
2008036543.tif 000008
【図７】
2008036543.tif 000009
【図８】
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