(57)【要約】      （修正有）【課題】ノズル近傍にインクが堆積することを抑制し、安定してインクを吐出させることのできる技術を提供する。【解決手段】液体吐出装置１００は、液柱状の液体を吐出する複数のノズル１１４を有するヘッド部１１０と、複数のノズル１１４からそれぞれ吐出された液柱状の液体の、複数のノズル１１４から離れた位置に、周期的に変化するエネルギーを与えて液滴を生成する液滴生成部１２０と、生成された液滴のうち少なくとも一部の液滴の飛行方向を変更する方向変更部１３０と、を備える。【選択図】図１
2017119357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体吐出装置であって、
液柱状の液体を吐出する複数のノズルを有するヘッド部と、
前記複数のノズルからそれぞれ吐出された前記液柱状の液体の、前記複数のノズルからそれぞれ離れた位置に、周期的に変化するエネルギーを与えて液滴を生成する液滴生成部と、
生成された前記液滴のうち、少なくとも一部の液滴の飛行方向を変更する方向変更部と、
を備える液体吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出装置であって、
前記ヘッド部は、前記複数のノズルに連通し、前記液体を貯留する液体室を備える、液体吐出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置であって、
前記液滴生成部は、レーザーを照射することにより、前記液柱状の液体に前記エネルギーを与える、液体吐出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の液体吐出装置であって、
前記方向変更部は、前記少なくとも一部の液滴にレーザーを照射することにより、前記飛行方向を変更する、液体吐出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の液体吐出装置であって、
前記液滴生成部は、第１のサイズの液滴と、前記第１のサイズよりも大きい第２のサイズの液滴と、を生成する、液体吐出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液体吐出装置であって、
前記第１のサイズの液滴または前記第２のサイズの液滴を回収して前記ヘッド部に再供給する回収部を備える、液体吐出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の液体吐出装置であって、
前記方向変更部は、前記第１のサイズの液滴の飛行方向を変更し、前記第２のサイズの液滴の飛行方向を変更せず、
前記回収部は、飛行方向の変更された前記第１のサイズの液滴を回収し、飛行方向の変更されない前記第２のサイズの液滴を回収しない、液体吐出装置。
【請求項８】
請求項６に記載の液体吐出装置であって、
前記方向変更部は、前記第１のサイズの液滴の飛行方向を変更し、前記第２のサイズの液滴の飛行方向を変更せず、
前記回収部は、飛行方向の変更された前記第１のサイズの液滴を回収せず、飛行方向の変更されない前記第２のサイズの液滴を回収する、液体吐出装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の液体吐出装置であって、
所定の対象物に対して着弾した前記液滴にエネルギーを付与するエネルギー付与部を備える液体吐出装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の液体吐出装置であって、
前記液体は、粉末と溶媒とを含む流動性組成物であり、
前記エネルギー付与部は、着弾した前記液滴にエネルギーを付与することにより、前記液滴中の前記粉末を焼結する、または、溶融させた後に固化する、液体吐出装置。
【請求項１１】
液体吐出装置が液体を吐出する方法であって、
前記液体吐出装置のヘッド部に備えられた複数のノズルから液柱状の液体を吐出し、
前記複数のノズルからそれぞれ吐出された前記液柱状の液体の、前記複数のノズルからそれぞれ離れた位置に、周期的に変化するエネルギーを与えて液滴を生成し、
生成された前記液滴のうち、少なくとも一部の液滴の飛行方向を変更する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体を吐出して印刷物あるいは立体物を作製する液体吐出装置が利用されている。例えば、特許文献１に記載のインクジェットプリンターでは、ノズルから液柱状のインク液を噴射する際に、ノズル部分に設けられた発熱手段（レーザー）によってインク液に粘度変化を与えることにより、液柱に脈動を生じさせ、インク粒子を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−６４１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１記載の技術では、インク液が吐出されるノズル部分に発熱手段が設けられているため、乾燥したインクがノズルの縁に付着して堆積する可能性があった。ノズルの縁に乾燥したインクが堆積すると、ノズルのインク吐出性能に影響を及ぼす可能性がある。そのため、ノズル近傍にインクが堆積することを抑制して、安定してインクを吐出させることのできる技術が求められている。このような課題は、インクを吐出するインクジェットプリンターに限らず、種々の液体を吐出可能な液体吐出装置に共通した課題である。
【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）本発明の一形態によれば、液体吐出装置が提供される。この液体吐出装置は、液柱状の液体を吐出する複数のノズルを有するヘッド部と；前記複数のノズルからそれぞれ吐出された前記液柱状の液体の、前記複数のノズルからそれぞれ離れた位置に、周期的に変化するエネルギーを与えて液滴を生成する液滴生成部と；生成された前記液滴のうち、少なくとも一部の液滴の飛行方向を変更する方向変更部と；を備える。このような形態の液体吐出装置であれば、各ノズルから離れた位置で、液体に対して液滴化のためのエネルギーが与えられるため、液体が各ノズルの近傍で乾燥して堆積することを抑制することができる。そのため、安定して液体を吐出することがきる。
【０００７】
（２）上記形態の液体吐出装置において、前記ヘッド部は、前記複数のノズルに連通し、前記液体を貯留する液体室を備えてもよい。このような形態であれば、複数のノズルに対して効率的に液体を供給することができる。
【０００８】
（３）上記形態の液体吐出装置において、前記液滴生成部は、レーザーを照射することにより、前記液柱状の液体に前記エネルギーを与えてもよい。このような形態であれば、精度良く、液柱状の液体を液滴化することができる。
【０００９】
（４）上記形態の液体吐出装置において、前記方向変更部は、前記少なくとも一部の液滴にレーザーを照射することにより、前記飛行方向を変更してもよい。このような形態であれば、様々な特性の液体の飛行方向を変更することができる。
【００１０】
（５）上記形態の液体吐出装置において、前記液滴生成部は、第１のサイズの液滴と、前記第１のサイズよりも大きい第２のサイズの液滴と、を生成してもよい。このような形態であれば、用途に応じたサイズの液滴を用いて印刷や造形を行うことができる。
【００１１】
（６）上記形態の液体吐出装置において、前記第１のサイズの液滴または前記第２のサイズの液滴を回収して前記ヘッド部に再供給する回収部を備えてもよい。このような形態であれば、液滴を回収して再利用することができるので、液体を効率的に用いることができる。
【００１２】
（７）上記形態の液体吐出装置において、前記方向変更部は、前記第１のサイズの液滴の飛行方向を変更し、前記第２のサイズの液滴の飛行方向を変更せず、前記回収部は、飛行方向の変更された前記第１のサイズの液滴を回収し、飛行方向の変更されない前記第２のサイズの液滴を回収しなくてもよい。このような形態であれば、小さなサイズ（第１のサイズ）の液滴の飛行方向を変更するので、大きなサイズ（第２のサイズ）の液滴の飛行方向を変更するよりも、液滴の飛行方向を大きく変更することができる。従って、効率的に小さなサイズの液滴を回収することができる。
【００１３】
（８）上記形態の液体吐出装置において、前記方向変更部は、前記第１のサイズの液滴の飛行方向を変更し、前記第２のサイズの液滴の飛行方向を変更せず、前記回収部は、飛行方向の変更された前記第１のサイズの液滴を回収せず、飛行方向の変更されない前記第２のサイズの液滴を回収してもよい。このような形態であれば、小さなサイズ（第１のサイズ）の液体を用いて印刷や造形を行うことができるので、画像や立体物を精細に生成することができる。
【００１４】
（９）上記形態の液体吐出装置において、所定の対象物に対して着弾した前記液滴にエネルギーを付与するエネルギー付与部を備えてもよい。このような形態であれば、例えば、着弾した液滴を対象物に固定することができる。
【００１５】
（１０）上記形態の液体吐出装置において、前記液体は、粉末と溶媒とを含む流動性組成物であり、前記エネルギー付与部は、着弾した前記液滴にエネルギーを付与することにより、前記液滴中の前記粉末を焼結する、または、溶融させた後に固化してもよい。このような形態であれば、液体中の粉末を焼結または固化することにより、着弾した液滴を対象物に固定することができる。
【００１６】
本発明は、上述した液体吐出装置としての形態以外にも、種々の形態で実現することが可能である。例えば、液体吐出装置が液体を吐出する方法や、液体吐出装置を制御するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記憶した一時的でない有形な記録媒体などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態としての液体吐出装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】ヘッド部の概略構成を示す断面図である。
【図３】液滴生成部および方向変更部の概略構成を示す説明図である。
【図４】制御処理のフローチャートである。
【図５】第２実施形態としての液体吐出装置の概略構成を示す説明図である。
【図６】第３実施形態としての液体吐出装置の概略構成を示す説明図である。
【図７】液滴生成部および方向変更部の第１の構成を示す図である。
【図８】液滴生成部および方向変更部の第２の構成を示す図である。
【図９】液滴生成部および方向変更部の第３の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態としての液体吐出装置１００の概略構成を示す説明図である。液体吐出装置１００は、ヘッド部１１０と液滴生成部１２０と方向変更部１３０とを備えている。また、本実施形態の吐出装置は、回収部１４０と、エネルギー付与部１５０と、制御部１６０と、加圧ポンプ１７０と、粘度調整タンク１８０と、溶媒供給タンク１８２と、対象物移動機構１９０と、を備えている。
【００１９】
ヘッド部１１０は、液柱状の液体を吐出するノズル１１４を備えている。より具体的には、ヘッド部１１０は、液体を貯留する液体室１１２と、液体室１１２内に連通し、液体室１１２内の液体を外部に吐出するノズル１１４と、を備えている。本実施形態では、液体室１１２は、ステンレス鋼によって形成されている。ノズル１１４は、液体室１１２の一部に設けられた貫通孔として形成されている。
【００２０】
図２は、ヘッド部１１０の概略構成を示す断面図である。ヘッド部１１０は、鉛直下方に向かって液体を吐出する複数のノズル１１４を備えている。本実施形態では、ヘッド部１１０に、４つのノズル１１４が備えられている。ノズル１１４を鉛直下方から見た場合に、各ノズル１１４は直線上に並んでいる。各ノズル１１４は、加圧された液体を貯留する１つの液体室１１２に連通している。つまり、各ノズル１１４に対して、液体室１１２が共通化されている。液体室１１２からは、各ノズル１１４に同一の圧力の液体が供給され、各ノズル１１４からは、同一状態の液柱状の液体が吐出される。
【００２１】
図１に示すように、液体室１１２には、加圧ポンプ１７０によって圧力が加えられた液体が供給される。ノズル１１４からは、その圧力によって、液体が液柱状に鉛直下方に吐出される。加圧ポンプ１７０には、粘度調整タンク１８０から、粘度の調整された液体が供給される。粘度調整タンク１８０には、溶媒供給タンク１８２から溶媒が供給され、供給された溶媒によって、液体の粘度が所定の粘度に調整される。本実施形態における液体の粘度は、５０ｍＰａ・ｓ以上である。ノズル１１４内の液体の圧力は、図示していない圧力計で監視され、加圧ポンプ１７０による圧力がフィードバック制御されることにより、ノズル１１４中の液体の圧力が一定に保たれる。本実施形態では、ノズル１１４から吐出される液体の流速が１０ｍ／秒〜２０ｍ／秒になるように、圧力が調整される。
【００２２】
本実施形態において、ノズル１１４から吐出される液体は、粉末と溶媒とを含む流動性組成物である。このような液体の構成材料としては、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（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）などの混合粉末を、溶剤と、バインダーとを含むスラリー状あるいはペースト状の混合材料などにして用いることが可能である。また、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を用いることが可能である。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も用いることが可能である。このように、構成材料に特に限定はなく、上記金属以外の金属やセラミックスや樹脂等も使用可能である。また、溶媒としては、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）等のイオン液体等が挙げられ、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て用いることができる。また、バインダーとしては、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を用いることができる。
【００２３】
図３は、液滴生成部１２０および方向変更部１３０の概略構成を示す説明図である。液滴生成部１２０は、複数のノズル１１４からそれぞれ吐出された液柱状の液体の、複数のノズル１１４からそれぞれ離れた位置に、周期的に変化するエネルギーを与えて液滴を生成する。液滴生成部１２０は、ノズル１１４から離れた位置に配置されている。本実施形態では、液滴生成部１２０は、１つのノズル１１４に対して１つ設けられている。本実施形態の液滴生成部１２０は、光エネルギー（レーザー）を照射するレーザー装置であり、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液柱状の液体に集光させるための集光レンズとを含む。液滴生成部１２０から射出されたレーザーは、ノズル１１４から離れた位置で液柱状の液体に照射される。液柱状の液体にレーザーが照射される位置は、本実施形態では、ノズル１１４から鉛直下方に０．５ｍｍ離れた位置である。本実施形態では、液柱状の液体には、液体の流れ方向（鉛直方向）と垂直な方向（水平方向）からレーザーが照射される。本実施形態の液滴生成部１２０は、エネルギーが周期的に変化するパルスレーザーを液柱状の液体に照射する。このようなレーザーが液体に照射されると、液柱状の液体の流れ方向に、温度の高い部分と温度の低い部分が生じ、それにより、液柱が千切れ、液柱が液滴化される。生成された液滴は、鉛直下方に飛行する。液滴生成部１２０によるレーザー照射のタイミングやエネルギーは、液体の特性に応じて予め定められており、制御部１６０によって制御される。なお、液柱状の液体に照射されるレーザーのスポット径は、液柱の直径と同等以下であることがレーザーの照射効率の点で好ましい。しかし、レーザーのスポット径は、液柱の直径よりも大きくてもよい。
【００２４】
方向変更部１３０は、液滴生成部１２０によって生成された液滴のうち、少なくとも一部の液滴の飛行方向を変更する。本実施形態では、方向変更部１３０は、１つのノズル１１４に対して１つ設けられている。本実施形態の方向変更部１３０は、レーザー装置であり、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液滴に集光させるための集光レンズとを含む。方向変更部１３０は、鉛直下方に飛行している液滴に対して、その飛行方向と垂直な方向からレーザーを照射し、飛行中の液滴の飛行方向を変更する。飛行中の液滴にレーザーが照射される位置は、本実施形態では、ヘッド部１１０から鉛直下方に１ｍｍ離れた位置である。飛行中の液滴にレーザーが照射されると、液滴中の溶媒の少なくとも一部が瞬間的に気化することによってガスが生じ、そのガスの圧力によって液滴の飛行方向が変更される。レーザーの照射エネルギーが高いほど、また、液滴のサイズが小さいほど、液滴の飛行方向の変更度合いも大きくなる。方向変更部１３０によるレーザー照射は、液滴が方向変更部１３０を横切るタイミングで行われる。方向変更部１３０によるレーザー照射のタイミングやエネルギーは、液体の特性に応じて予め定められており、制御部１６０によって制御される。本実施形態では、方向変更部１３０によって飛行方向が変更された液滴は、ヘッド部１１０から鉛直下方に約２ｍｍ離れて配置された対象物３００に着弾する。対象物３００は、例えば、記録媒体や造形ステージである。
【００２５】
回収部１４０（図１参照）は、液滴生成部１２０によって生成された液滴の少なくとも一部を回収してヘッド部１１０に再供給する。回収部１４０は、上方から飛来する液滴を回収するための受け部１４１を有する。受け部１４１によって回収された液滴は、図示しない吸引装置によって、粘度調整タンク１８０に送られて粘度が調整され、再び、ヘッド部１１０に供給される。本実施形態では、回収部１４０は、方向変更部１３０によって飛行方向の変更されなかった液滴を回収する。回収部１４０のことを「ガター」ともいう。
【００２６】
エネルギー付与部１５０は、対象物３００に着弾した液滴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１５０は、光エネルギー（レーザー）を液滴に付与するレーザー装置である。エネルギー付与部１５０は、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着弾した液滴に集光させるための集光レンズとを含む。エネルギー付与部１５０は、エネルギーを、着弾した液滴に付与することにより、液滴中の粉末を焼結、または、溶融させた後に固化する。本実施形態では、こうすることにより、液滴中の粒子が、対象物３００上に固定される。
【００２７】
対象物移動機構１９０は、対象物３００をヘッド部１１０に対して水平方向あるいは鉛直方向に移動させる機構である。本実施形態では、ヘッド部１１０およびエネルギー付与部１５０の位置が固定され、対象物移動機構１９０によって対象物３００が移動される。対象物移動機構１９０は、対象物３００を移動させるためのモーターなど、各種アクチュエーターを備える。なお、他の実施形態では、対象物３００の位置が固定され、ヘッド部１１０がエネルギー付与部１５０とともに移動してもよい。対象物移動機構１９０による対象物３００の移動は、制御部１６０によって制御される。
【００２８】
制御部１６０は、液体吐出装置１００全体を制御する。制御部１６０は、ＣＰＵ１６２とメモリー１６４とを含む。ＣＰＵ１６２は、メモリー１６４に格納されたプログラムを実行することによって、液体吐出装置１００の制御を行う。このプログラムは、各種記録媒体に記録されていてもよい。
【００２９】
制御部１６０には、コンピューター２００が接続されている。制御部１６０は、コンピューター２００から、対象物３００に対して液滴を吐出する位置を表すデータを受信する。制御部１６０は、コンピューター２００から受信したデータに従って、加圧ポンプ１７０、液滴生成部１２０、方向変更部１３０、対象物移動機構１９０およびエネルギー付与部１５０を制御し、液滴を対象物３００に着弾させて、対象物３００上に印刷あるいは立体物の造形を行う。なお、制御部１６０は、コンピューター２００からではなく、ネットワークや記録媒体などを介して直接的にデータを取得してもよい。
【００３０】
図４は、制御部１６０がプログラムに従って繰り返し実行する制御処理のフローチャートである。まず、制御部１６０は、加圧ポンプ１７０を制御して、ヘッド部１１０に備えられた複数のノズル１１４から液柱状の液体を吐出する（ステップＳ１０）。そして、制御部１６０は、液滴生成部１２０を制御して、複数のノズル１１４からそれぞれ吐出された液柱状の液体の、複数のノズル１１４からそれぞれ離れた位置に、周期的に変化するエネルギーを与えて液滴を生成する（ステップＳ２０）。本実施形態では、液滴生成部１２０から、予め定めた一定の周期のレーザーが液柱状の液体に照射される。すると、ノズル１１４から吐出された液柱状の液体から、一定の大きさの液滴が次々に生成される。液滴を生成すると、制御部１６０は、方向変更部１３０を制御して、生成された液滴のうち、少なくとも一部の液滴の飛行方向を変更する（ステップＳ３０）。このステップＳ３０では、制御部１６０は、コンピューター２００から受信したデータに従い、対象物移動機構１９０を制御して対象物３００を移動させるとともに、対象物３００に着弾させる液滴については、方向変更部１３０を制御してレーザーをその液滴に対して照射し、その液滴の飛行方向を変更する。これに対して、対象物３００に着弾させない液滴については、方向変更部１３０からレーザーを照射させずに、その液滴を回収部１４０によって回収する。このような制御を行うことにより、制御部１６０は、対象物３００上の任意の位置に液滴を着弾させて、印刷や造形を行うことができる。
【００３１】
以上で説明した本実施形態の液体吐出装置１００によれば、各ノズル１１４から離れた位置で、液体に対して液滴化のためのエネルギーが与えられるため、液体が各ノズル１１４の近傍で乾燥して堆積することを抑制することができる。そのため、安定して液体を吐出することがきる。また、本実施形態によれば、複数のノズル１１４から同時に液体を吐出することができるので、印刷や造形の速度を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、液滴を生成するためのエネルギーとして、レーザーを用いるので、精度良く、液柱状の液体を液滴化することができる。また、レーザーを用いて液滴化を行うため、例えば、ピエゾ方式やサーマル方式の液体吐出装置よりも、格段に粘度の高い液体を液滴化することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、レーザーを用いて液体の飛行方向を変更するので、様々な特性の液体を用いて印刷や造形を行うことができる。例えば、液滴を帯電させて静電力によって飛行方向を変更する技術では、帯電可能な液体を用いる必要があるが、本実施形態では、帯電させることのできない液体を用いることが可能のため、様々な材料によって印刷や造形を行うことができる。
【００３４】
また、本実施形態では、回収部１４０によって一部の液滴を回収して再利用するので、液体を効率的に用いることができる。
【００３５】
また、本実施形態では、ヘッド部１１０の外部からエネルギーを与えることによって液体を液滴化するので、ヘッド部１１０の構造が簡便になり、ヘッド部１１０を耐圧性の高い構造にすることができる。そのため、幅広い粘度の液体を用いて印刷や造形を行うことができる。
【００３６】
Ｂ．第２実施形態：
図５は、本発明の第２実施形態としての液体吐出装置１００ｂの概略構成を示す説明図である。本実施形態の液体吐出装置１００ｂの構成は、第１実施形態の液体吐出装置１００と同じである。本実施形態では、液滴生成部１２０により、２種類のサイズの液滴が生成される点が第１実施形態と異なる。本明細書において、液滴のサイズとは、液滴の体積のことをいう。なお、液滴のサイズを、液滴の重量として捉えることも可能である。
【００３７】
本実施形態の液滴生成部１２０は、液柱状の液体から、第１のサイズの液滴と、第１のサイズよりも大きな第２のサイズの液滴とを生成する。制御部１６０は、液滴生成部１２０を制御し、液柱に照射するレーザーの照射間隔を、第１のサイズの液滴を生成する時と第２のサイズの液滴を生成する時とで異ならせることにより、サイズの異なる液滴を生成する。例えば、レーザーの照射間隔を短くすれば、それだけサイズの小さな液滴を生成することができ、逆に、レーザーの照射間隔を長くすれば、それだけサイズの大きな液滴を生成することができる。なお、制御部１６０は、レーザーの照射時間や、照射出力、照射範囲を制御することによっても、異なるサイズの液滴を生成することが可能である。
【００３８】
本実施形態では、制御部１６０は、液滴生成部１２０を制御し、対象物３００に着弾させない液滴を、第１のサイズで生成し、対象物３００に着弾させる液滴を第２のサイズで生成する。そして、制御部１６０は、方向変更部１３０を制御して、対象物３００に着弾させる第２のサイズの液滴にレーザーを照射せず、対象物３００に着弾させない第１のサイズの液滴にレーザーを選択的に照射して飛行方向を変更する。回収部１４０は、飛行方向が変更された第１のサイズの液滴を回収し、飛行方向が変更されない第２のサイズの液滴は回収しない。
【００３９】
以上で説明した本実施形態の液体吐出装置１００ｂによれば、液滴生成部１２０は、エネルギーを変化させて、第１のサイズの液滴と、第１のサイズよりも大きな第２のサイズの液滴と、を生成するので、用途に応じたサイズの液滴を用いて印刷や造形を行うことができる。特に本実施形態では、小さなサイズ（第１のサイズ）の液滴の飛行方向をレーザーによって変更するので、大きなサイズの液滴の飛行方向を変更するよりも、飛行方向を大きく変更することができる。そのため、効率的に不要な液滴を回収することができ、また、着弾すべきではない液滴が対象物３００に誤って着弾することを抑制することができる。
【００４０】
Ｃ．第３実施形態：
図６は、本発明の第３実施形態としての液体吐出装置１００ｃの概略構成を示す説明図である。本実施形態の液体吐出装置１００ｃの構成は、第１実施形態の液体吐出装置１００と同じである。第２実施形態では、サイズの小さな液滴を回収しているのに対して、第３実施形態では、サイズの大きな液滴を回収する。
【００４１】
本実施形態の液滴生成部１２０は、第２実施形態と同様に、液柱状の液体から、第１のサイズの液滴と、第１のサイズよりも大きな第２のサイズの液滴とを生成する。そして、本実施形態の制御部１６０は、第２実施形態とは逆に、対象物３００に着弾させない液滴を、第２のサイズで生成し、対象物３００に着弾させる液滴を第１のサイズで生成する。そして、制御部１６０は、方向変更部１３０を制御して、対象物３００に着弾させない第２のサイズの液滴にはレーザーを照射せず、対象物３００に着弾させる第１のサイズの液滴にレーザーを選択的に照射して飛行方向を変更する。回収部１４０は、飛行方向が変更された第１のサイズの液滴を回収せず、飛行方向が変更されない第２のサイズの液滴を回収する。
【００４２】
以上で説明した本実施形態の液体吐出装置１００ｃによれば、第２実施形態と同様に、用途に応じたサイズの液滴を用いて印刷や造形を行うことができる。特に本実施形態では、小さなサイズ（第１のサイズ）の液滴の飛行方向をレーザーによって変更し、その液滴を対象物３００に着弾させる。従って、小さなサイズの液体を用いて画像の印刷や立体物の造形を行うことができるので、画像や立体物を精細に生成することができる。また、本実施形態では、大きなサイズの液滴を回収するので、液体の回収率が向上し、液体を効率的に用いることができる。また、本実施形態では、小さなサイズの液滴の飛行方向を変更するので、大きなサイズの液滴の飛行方向を変更するよりも、飛行方向を大きく変更することができる。そのため、着弾すべき液滴が回収部１４０に誤って回収されることを抑制することができる。
【００４３】
Ｄ．第４実施形態：
第４実施形態の液体吐出装置の構成は、図６に示した第３実施形態の液体吐出装置１００ｃと同じである。上記第３実施形態では、制御部１６０は、方向変更部１３０を制御して、対象物３００に着弾させる第１のサイズの液滴にレーザーを選択的に照射して飛行方向を変更している。これに対して、第４実施形態では、制御部１６０は、方向変更部１３０を制御して、液滴のサイズにかかわらず、飛来するすべての液滴に対してレーザーを照射する。飛来するすべての液滴に対してレーザーを照射しても、小さなサイズの液滴は大きなサイズの液滴よりも飛行方向が大きく変更されるため、大きなサイズの液滴を回収しつつ、小さなサイズの液滴を対象物３００に着弾させることが可能である。本実施形態においては、大きなサイズの液滴の飛行方向も変更されるため、回収部１４０の受け部１４１は、飛行方向が変更された大きなサイズの液滴を回収可能な位置に配置される。なお、本実施形態では、方向変更部１３０は、常時、レーザーを照射してもよいし、全ての液滴に対して、パルス状のレーザーを照射してもよい。
【００４４】
Ｅ．変形例：
＜第１変形例＞
上記実施形態では、液体の液滴化および液滴の飛行方向の変更を行うために、レーザーを用いている。これに対して、液体の液滴化および液滴の飛行方向の変更の少なくともいずれか一方を、レーザー以外のエネルギーを用いてもよい。レーザー以外のエネルギーとしては、例えば、メーザーを用いることができる。
【００４５】
＜第２変形例＞
上記実施形態において、方向変更部１３０から照射されるレーザーの集光位置は、液滴の飛行方向を変更可能であれば、精密に調整されていなくてもよい。例えば、液滴にスポット的に集光させるのではなく、液滴の飛行方向に垂直な面に沿った平面状のレーザー光を照射して、液滴の飛行方向を変更してもよい。また、集光スポットが楕円状になるレーザー光を照射して、液滴の飛行方向を変更してもよい。
【００４６】
＜第３変形例＞
上記第２実施形態において、液体吐出装置１００ｂは、方向変更部１３０が駆動を開始するまで、回収部１４０をノズルの鉛直下方に移動させるアクチュエーターを備えてもよい。方向変更部１３０が駆動を開始するまで回収部１４０がノズルの鉛直下方に位置していれば、不要な液滴が対象物３００に着弾することを抑制することができる。
【００４７】
＜第４変形例＞
上記実施形態において、回収部１４０を省略し、例えば、不要な液滴を廃棄するように液体吐出装置１００を構成してもよい。また、液体室１１２に高圧の液体を供給可能であれば、加圧ポンプ１７０や粘度調整タンク１８０、溶媒供給タンク１８２の構成は任意である。
【００４８】
＜第５変形例＞
上記第２実施形態および第３実施形態では、液滴生成部１２０は、２種類のサイズの液滴を生成している。これに対して、液滴生成部１２０は、より多くの種類のサイズの液滴を生成してもよい。
【００４９】
＜第６変形例＞
上記実施形態の液体吐出装置１００は、エネルギー付与部１５０により、液滴が着弾する度に液滴を焼結または固化する。これに対して、エネルギー付与部１５０は、例えば、液滴による印刷または造形が全て終了したのちに、エネルギーを付与して焼結または固化してもよい。また、エネルギー付与部１５０が付与するエネルギーは、レーザーに限らず、液体の特性に応じて、例えば、ヒーターによって熱エネルギーを付与してもよいし、紫外線などの光エネルギーや、マイクロ波などの電磁エネルギーを付与してもよい。
【００５０】
＜第７変形例＞
上記実施形態では、方向変更部１３０は、液滴にレーザーを照射することにより液滴の飛行方向を変更している。これに対して、方向変更部１３０は、例えば、水平方向から液滴に対して気流を与えることによって液滴の飛行方向を変更してもよい。このような手法は、例えば、第４実施形態のように、全ての液滴の飛行方向を変更する形態に適用することが好適である。
【００５１】
＜第８変形例＞
上記実施形態では、各ノズル１１４は、鉛直下方から見た場合に、直線上に並んでいる。これに対して、各ノズル１１４は、鉛直下方から見た場合に、２列以上の直線上に並んでいてもよく、２列に亘って互い違いに（千鳥状に）配置されてもよい。
【００５２】
＜第９変形例＞
上記実施形態では、ヘッド部１１０には、各ノズル１１４に共通の液体室１１２が備えられている。これに対して、例えば、液体室１１２は、ノズル１１４毎に備えられてもよい。この場合、液体室１１２毎に組成の異なる液体が供給されてもよい。例えば、液体吐出装置１００によって三次元立体物を生成する場合に、ある液体室１１２には、サポート材として用いられる液体を供給し、他の液体室１１２には、構造材として用いられる液体を供給してもよい。
【００５３】
＜第１０変形例＞
上記実施形態では、液滴生成部１２０および方向変更部１３０は、それぞれ、１つのノズル１１４に対して、１つ設けられている。これに対して、液滴生成部１２０および方向変更部１３０のうち、少なくともいずれか一方は、複数のノズル１１４に対して共通化されてもよい。
【００５４】
図７は、第１０変形例に係る液滴生成部および方向変更部の第１の構成を示す図である。この第１の構成では、液滴生成部１２０ａが、複数のノズル１１４に対して共通化されている。これに対して、方向変更部１３０は、上記実施形態と同様に、１つのノズル１１４につき、１つ設けられている。共通化された液滴生成部１２０ａまたは方向変更部１３０ａとしては、例えば、光ファイバーを直線上に並べて各光ファイバーからレーザーを照射することにより平面状のレーザーを照射する装置（ファイバー集積型レーザー装置）を用いることができる。また、レーザーの集光形状を円ではなく、楕円にすることによって、複数の液滴にレーザーを同時に照射してもよい。また、１つのレーザー光源から照射されたレーザーを、ガルバノミラーやデジタルマイクロミラーデバイスを用いて水平方向に走査することによって、複数のノズル１１４から吐出された液体にレーザーを照射してもよい。
【００５５】
図８は、第１０変形例に係る液滴生成部および方向変更部の第２の構成を示す図である。この第２の構成では、方向変更部１３０ａが、複数のノズル１１４に対して共通化されている。これに対して、液滴生成部１２０は、上記実施形態と同様に、１つのノズル１１４につき、１つ設けられている。
【００５６】
図９は、第１０変形例に係る液滴生成部および方向変更部の第３の構成を示す図である。この第３の構成では、液滴生成部１２０ａが、複数のノズル１１４に対して共通化されている。また、方向変更部１３０ａも、複数のノズル１１４に対して共通化されている。
【００５７】
＜第１１変形例＞
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。
【００５８】
本発明は、上述の実施形態や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や変形例の技術的特徴は、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なものとして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】
【００５９】
１００…液体吐出装置、１００ｂ…液体吐出装置、１００ｃ…液体吐出装置、１１０…ヘッド部、１１２…液体室、１１４…ノズル、１２０…液滴生成部、１２０ａ…液滴生成部、１３０…方向変更部、１３０ａ…方向変更部、１４０…回収部、１４１…受け部、１５０…エネルギー付与部、１６０…制御部、１６２…ＣＰＵ、１６４…メモリー、１７０…加圧ポンプ、１８０…粘度調整タンク、１８２…溶媒供給タンク、１９０…対象物移動機構、２００…コンピューター、３００…対象物
【図１】
2017119357.tif 000003
【図２】
2017119357.tif 000004
【図３】
2017119357.tif 000005
【図４】
2017119357.tif 000006
【図５】
2017119357.tif 000007
【図６】
2017119357.tif 000008
【図７】
2017119357.tif 000009
【図８】
2017119357.tif 000010
【図９】
2017119357.tif 000011