特開 2023-95912 弁型ノズル及び液体を吐出する装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023095912

(43)【公開日】2023-07-06

(54)【発明の名称】弁型ノズル及び液体を吐出する装置

(51)【国際特許分類】

   B05C 5/00 20060101AFI20230629BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20230629BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20230629BHJP

   B05B 12/00 20180101ALN20230629BHJP

   B05B 13/04 20060101ALN20230629BHJP

【ＦＩ】

B05C5/00 101

B05C11/10

B41J2/14 301

B05B12/00 A

B05B13/04

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073332

(22)【出願日】2023-04-27

(62)【分割の表示】P 2019003214の分割

【原出願日】2019-01-11

(31)【優先権主張番号】P 2018004682

(32)【優先日】2018-01-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】買場 佶

(72)【発明者】

【氏名】村井 秀世

(57)【要約】

【課題】ピエゾ素子への印可電圧が０になった場合でも吐出口からの液体漏れが生じない弁型ノズルを提供する。
【解決手段】弁型ノズル１は、液体が吐出される吐出口２をピエゾ素子５に所定の電圧を印加することにより移動可能に形成された弁体７によって開閉することにより液体の吐出を制御するものであり、ピエゾ素子５と弁体７の間に移動機構８を設けることによりピエゾ素子５に所定の電圧ＥＶを印加するとピエゾ素子５が伸張した際に移動機構８が吐出口２を開口する方向に弁体７を移動させることで液体１１が吐出される。そして、ピエゾ素子５への電圧の印可が無くなった場合には移動機構８が原型に復帰することにより弁体７が吐出口２を閉塞して液体１１の吐出を阻止する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体が吐出される吐出口をピエゾ素子に所定の電圧を印加することにより移動可能に形成された弁体によって開閉することにより液体の吐出を制御する弁型ノズルにおいて、
前記ピエゾ素子と弁体の間に移動機構を介在させ、前記ピエゾ素子に所定の電圧を印加することにより前記移動機構によって前記吐出口を開口するように前記弁体を移動させると共に、前記ピエゾ素子に印加する所定の電圧を解放することにより前記移動機構によって前記吐出口を閉口するようにしたことを特徴とする弁型ノズル。

【請求項2】

請求項１に記載の弁型ノズルにおいて、
前記移動機構は、前記ピエゾ素子に所定の電圧を印加した際に当該ピエゾ素子が伸張する長さよりも前記弁体が移動する長さの方が長くなるように形成されていることを特徴とする弁型ノズル。

【請求項3】

請求項１または２に記載の弁型ノズルを有する液体吐出ヘッドと、
当該液体吐出ヘッドを移動させる液体吐出ヘッド移動機構と、
を有する液体を吐出する装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弁型ノズル及び液体を吐出する装置に関し、さらに詳しくは、塗装装置や自動描画装置等に好適な弁型ノズル及び液体を吐出する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車体等に塗装や印字を行う塗装装置のインクジェットノズルとして、例えば、特許文献１に示す弁型インクジェットノズルを用いたものがある。この弁型インクジェットノズルは、弁を開閉する駆動手段として電磁駆動機構を利用したものであるが、弁の駆動速度（開閉速度）を上げるために、ピエゾ駆動機構を利用した従来例もある。そのようなピエゾ駆動機構を用いた弁型インクジェットノズルの従来例の一つを図３に示す。図３（ａ）は吐出口を閉塞した状態を示す従来のピエゾ駆動機構を用いた弁型インクジェットノズルの断面図、（ｂ）は吐出口を開口した状態を示す従来のピエゾ駆動機構を用いた弁型インクジェットノズルの断面図である。

【0003】

図示された従来の弁型インクジェットノズル１００は、先端にインクを吐出する吐出口１０２が設けられると共に、吐出口１０２の近傍には注入口１０３が設けられた中空状のノズル本体１０１と、ノズル本体１０１に内蔵されて外部からの電圧の印加に応じて伸縮（図３では左右方向へ伸縮）するピエゾ素子１０４と、伸縮するピエゾ素子１０４の先端側に固定されて吐出口１０２を開閉する弁体１０５と、弁体１０５に外嵌されてピエゾ素子１０４側へインクが流入することを阻止する封止部材１０６と、ピエゾ素子１０４の電極に接続された電圧印可用の一対のリード線１０７，１０８を備えて構成されている。

【0004】

そして、弁型インクジェットノズル１００のリード線１０７，１０８を介して所定の電圧（ＥＶ）がピエゾ素子１０４に印可されると、ピエゾ素子１０４が長手方向に伸張することにより弁体１０５が図３（ａ）の左側に移動して弁体１０５が吐出口１０２を閉塞する。これにより、吐出口１０２からのインク１０９の吐出が阻止される。そして、ピエゾ素子１０４への電圧の印加が０Ｖ、すなわち電圧の印可が行われない場合には、ピエゾ素子１０４が元の状態（原形）に戻ることにより、図３（ｂ）に示すように、吐出口１０２が開口されてインク１０９が吐出口１０２から吐出されて塗装等が行われる。尚、ピエゾ素子１０４は、負の電圧（－ＥＶ）が印可されると破壊する特性を有しているため、負の電圧を印加することはできない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４１２３８９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したピエゾ素子１０４を利用した従来の弁型インクジェットノズルは、インクを吐出する必要のないときにピエゾ素子１０４に所定の電圧を印加して弁体１０５によって吐出口１０２を閉塞したままにする必要がある。しかしながら、何らかのトラブルによって印加電圧がダウンしたり、停電が発生したりすると、ピエゾ素子１０４が原形に戻ってしまい、弁体１０５が吐出口１０２を開口し、その結果、インク１０９が吐出口１０２から漏れ出すことになる。インク漏れはインク１０９の大量かつ無駄な消費を引き起こすのみならず、漏れ出たインク１０９が吐出口１０２の周辺を汚染してノズル詰まりを起こすという問題を発生させる。

【0007】

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、ピエゾ素子への電圧印可の継続中に印加電圧が０になった場合であっても吐出口からの液体漏れが生じないようにした弁型ノズル及び液体を吐出する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】

【0008】

上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、液体が吐出される吐出口をピエゾ素子に所定の電圧を印加することにより移動可能に形成された弁体によって開閉することにより液体の吐出を制御する弁型ノズルにおいて、前記ピエゾ素子と弁体の間に移動機構を介在させ、前記ピエゾ素子に所定の電圧を印加することにより前記移動機構によって前記吐出口を開口するように前記弁体を移動させると共に、前記ピエゾ素子に印加する所定の電圧を解放することにより前記移動機構によって前記吐出口を閉口するようにしたことを特徴とする。

【0009】

上記課題を解決するために請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の弁型ノズルにおいて、前記移動機構は、前記ピエゾ素子に所定の電圧を印加した際に当該ピエゾ素子が伸張する長さよりも前記弁体が移動する長さの方が長くなるように形成されていることを特徴とする。
上記課題を解決するために請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の弁型ノズルを有する液体吐出ヘッドと、当該液体吐出ヘッドを移動させる液体吐出ヘッド移動機構と、を有することを特徴とした液体を吐出する装置である。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る弁型ノズル又は液体を吐出する装置によれば、ピエゾ素子と弁体との間に移動機構を配置することにより、電圧印可が０のときに弁体が吐出口を閉塞するように構成したので、何らかのトラブルによって印加電圧が０となったり、停電が発生した場合であっても吐出口から液体が漏れ出すことが防止できるという効果がある。その結果、液体が大量かつ無駄に消費されることが防止されると共に、漏れ出た液体によるノズル詰まりの発生を防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】（ａ）は吐出口を閉塞した状態を示す本発明に係る弁型インクジェットノズルの一実施形態を示す断面図、（ｂ）は吐出口を開口した状態を示す本発明に係る弁型インクジェットノズルの一実施形態を示す断面図である。

【図2】ピエゾ素子に対する印可電圧の一例を示す波形図である。

【図3】（ａ）は吐出口を閉塞した状態を示す従来のピエゾ駆動機構を用いたインクジェットノズルの断面図、（ｂ）は弁体が吐出口を開口した状態を示す従来のピエゾ駆動機構を用いたインクジェットノズルの断面図である。

【図4】インクジェットプリンタの一実施形態を示す構成図である。

【図5】プリント対象である自動車Ｍに対する図４に示すインクジェットプリンタの配置例を示す説明図である。

【図6】プリント対象の自動車Ｍに対する図４に示すインクジェットプリンタの他の配置例を示す説明図である。

【図7】（ａ）インクジェットプリンタで球面に画像をプリントした場合の説明図、（ｂ）は球面に四角形をプリントした場合の結果を示す説明図、（ｃ）は球面にインクジェットプリンタで四角形を連続してプリントした場合の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［弁型インクジェットノズルの構成］
以下、本発明に係る弁型インクジェットノズル（弁型ノズルの一例）について、好ましい一実施形態に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は吐出口を閉塞した状態を示す本発明に係る弁型インクジェットノズルの一実施形態を示す断面図、（ｂ）は吐出口を開口した状態を示す本発明に係る弁型インクジェットノズルの一実施形態を示す断面図である。

【0013】

図示された弁型インクジェットノズル１は、概略として、先端にインク（液体の一例）を吐出する吐出口２が設けられると共に、吐出口２の近傍にインクを注入する注入口３が設けられた中空状のノズル本体４と、ノズル本体４に内蔵され、外部からの電圧の印加に応じて伸縮（図１（ａ），（ｂ）の左右方向へ伸縮）するピエゾ素子（Piezoelectric element）５と、吐出口２を開閉する弁体７と、弁体７とピエゾ素子５の間に配置された逆バネ機構８（移動機構の一例）と、弁体７に外嵌されてインクがピエゾ素子５側へ流入することを阻止する封止部材６と、ピエゾ素子５の電極に接続された電圧印可用の一対のリード線９，１０を備えて構成されている。

【0014】

ノズル本体４は、全体として円筒状又はや角筒状に形成され、吐出口２及び注入口３以外は閉塞されている。吐出口２はノズル本体４の先端に穿設された小さな開口であり、インク１１が吐出されるようになっている。注入口３は、吐出口２の近傍のノズル本体４の側面に設けられ、図示しないインクタンクと接続されると共に図示しない加圧手段によって連続的にインク（または塗料）が弁型インクジェットノズル１に供給されるようになっている。ピエゾ素子（圧電素子）５は、ジルコニアセラミックス等を用いて形成されており、吐出されるインク１１の量等に応じて適宜の外形及び厚みによって形成される。また、ピエゾ素子５は、制御部２０によって制御される駆動部２１から出力される例えば図２（ａ）に示すような波形の電圧が連続的に印可される。封止部材６は、例えばパッキンやＯリング等であり、封止部材６を弁体７に外嵌することで、注入口３側からピエゾ素子５側へインクが流入することを防止している。尚、弁型インクジェットノズル１を備えた塗装装置は、それぞれ異なる色のインクを吐出する弁型インクジェットノズル１を複数並列配置することによって構成される。

【0015】

逆バネ機構８は、適宜に変形可能なゴムや軟質樹脂等又は薄い金属板等を成形加工することによって形成された弾性部材であり、弁体７の基端側の面（図１（ａ）では弁体７の右側端面）に当接するようにして形成された断面略台形状の変形部８ａと、ノズル本体４の内壁面に固定される固定部８ｂと、ピエゾ素子５の端面と連結されるガイド部８ｃを備えており、台形状の変形部８の長辺（台形の下底に相当）は固定部８ｂと連結された屈曲辺８ｄとされている。このような構造を備えた逆バネ機構８は、駆動部２１を介してピエゾ素子５に所定の電圧が印加されるとピエゾ素子５が伸張することによりガイド部８ｃが吐出口２側へ移動して変形部８ａの屈曲辺８ｄの中央部付近を押圧すると共に、屈曲辺８ｄの周縁部側がピエゾ素子５側に引き込まれるように変形する。これにより、弁体７と連結されている変形部８ａの頂部（台形の上底に相当）がピエゾ素子５側に移動する（図１（ｂ）参照）。これにより、弁体７は図１に示す距離ｄだけピエゾ素子５側に引き寄せられることで吐出口２が開口する。そして、このような逆バネ機構８の変形部８ａにおける弁体７との連結部である頂部と屈曲辺８ｄとの距離や屈曲辺８の長さを適宜に調整することによりピエゾ素子５が伸張する長さよりも弁体７が移動する長さを長くすることが可能となる。すなわち、逆バネ機構８はピエゾ素子５の僅かな伸張を増幅することが可能となる。これにより、高価なピエゾ素子５の長さを従来よりも短くすることができるのでノズルの生産コストを大幅に下げることができる。例えば、弁体７の移動距離をピエゾ素子５の端面の移動距離の２倍とすればピエゾ素５の長さを従来の約１／２にすることが可能となる。

【0016】

このように、ピエゾ素子５に電圧が印加されていない状態においては、ピエゾ素子５は原型に戻るので逆バネ機構８には外部から力が加わらない状態となり、図１（ａ）に示すように変形は生じない。一方、ピエゾ素子に＋ＥＶの電圧が印可されるとピエゾ素子５が伸張し、これに応じて逆バネ機構８のガイド部８ｃが吐出口２方向（軸方向）へ移動するため、変形部８ａが軸方向の変形を受け、図１（ｂ）に示すように押し潰されたように変形する。

【0017】

［弁型インクジェットノズル１の動作］
次に、上述した弁型インクジェットノズル１の動作について説明する。図２はピエゾ素子に対する印可電圧の一例を示す波形図である。ピエゾ素子５に電圧が印可されていない状態、すなわち、印加電圧＝０Ｖのときには、逆バネ機構８の変形部８ａは膨らんだ状態（通常状態）になっており、弁体７は変形部８ａの弾性力によって吐出口２方向に付勢され、図１（ａ）に示すように、吐出口２は弁体７の端面によって閉塞されている。したがって、吐出口２からインク１１が吐出されることはない。

【0018】

そして、ピエゾ素子５に図２に示すような波形Ｐ１の電圧（＋ＥＶ）が印可されると、ピエゾ素子５は図１（ｂ）に示す軸方向に先端（図１では左端）が伸長してガイド部８ｃが吐出口２方向（軸方向）へ移動する。これに伴い、変形部８ａの屈曲辺８ｄの中央部付近が吐出口２側（図１（ａ）の矢印ａ方向）へ押し込まれると共に、ノズル本体４の内壁側近くの屈曲辺８ｄの周縁部がピエゾ素子５側（図１（ａ）の矢印ｂ方向）へ後退し、変形部８ａが圧縮された状態となり、変形部８ａの屈曲辺８ｄと弁体７との連結面までの長さが縮まり、弁体７が図１に示す距離ｄだけピエゾ素子５側に引き寄せられる。その結果、弁体７の先端面と吐出口２との間に図１（ｂ）に示すような空隙が生じ、吐出口２が開口される。これにより、注入口３と吐出口２が連通して吐出口２からインク１１が吐出する。

【0019】

一方、図２（ｂ）に示すように、ピエゾ素子５に対する波形Ｐ２の電圧（＋ＥＶ）が途中で消失したり、また、図２（ｃ）に示すように印可されるべき波形Ｐ３の電圧が停電等によってピエゾ素子５に印可されなかった場合には、ピエゾ素子５は原型に戻される、すなわち、図１（ａ）に示す状態に戻ることにより、逆バネ機構８は原型に復帰する。これにより、弁体７は吐出口２を閉塞するのでインク１１が吐出口２から吐出されることはない。従って、停電等の場合であってもインク１１が吐出口２から不用意に漏れ出すことがないことから吐出口２の周辺は汚染されることもなく、ノズル詰まりを生じることもない。

【0020】

このように、本実施形態に係る弁型インクジェットノズルによれば、逆バネ機構８をピエゾ素子５と弁体７との間に介在させたことにより、ピエゾ素子５に対する印加電圧がダウンしたり停電となったとき、即ち、ピエゾ素子５への印加電圧が解放された場合には、逆バネ機構８の作用によって弁体７が吐出口２を閉塞するため、インク１１が吐出口２から漏れ出ることがない。

【0021】

また、ピエゾ素子５と弁体７との間に逆バネ機構８を介在させることでピエゾ素子５に所定の電圧を印加した際にピエゾ素子５が伸張する長さよりも弁体７が移動する長さの方が長くなるように形成することができ、ピエゾ素子５の長さを従来の弁型インクジェットノズルよりも短くすることができる。例えば、逆バネ機構８が縮む長さをピエゾ素子５が伸張する長さの２倍とすれば、ピエゾ素子５の長さを従来の１／２とすることができる。これにより、高価なピエゾ素子５を小型化することができるのでインクジェットノズル１の生産コストを大幅に下げることが可能となる。

【0022】

［他の実施の形態］
尚、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。

【0023】

例えば、上述した少なくとも１つの弁型ノズルは、下記のインクジェットプリンタ（液体を吐出する装置の一例）の少なくとも１つのノズルとして使用することが可能である。
以下、インクジェットプリンタの構成について説明する。図４はインクジェットプリンタの構成を示す構成図である。図示されたインクジェットプリンタ１００１は、概略として、インクジェット方式によるプリントヘッド１００２（液体吐出ヘッドの一例）と、プリントヘッド１００２の近傍に配設された撮影手段としてのカメラ１００４と、プリントヘッド１００２及びカメラ１００４をＸ方向及びＹ方向へ移動させるＸ－Ｙテーブル１００３（液体吐出ヘッド移動機構の一例）と、カメラ１００４で撮影した画像を編集する画像編集ソフトウエアＳ及び予め設定した制御プログラムに基づいてＸ－Ｙテーブル１００３を動作させてプリントヘッド１００２からインクを吐出して被プリント面に対するプリントを制御する制御部１００９と、制御部１００９からの制御に基づいてカメラ１００４及びプリントヘッド１００２を所定の位置に位置させて撮影やプリントの動作を行う駆動部１０１１を備えて構成されている。

【0024】

プリントヘッド１００２は、被塗装物Ｍの被塗装面に向けてインクを吐出する複数のノズル（図示せず）を備えて構成されている。尚、ここでいう「インク」には「塗料」も含まれるものとする。インクは各ノズルからプリントヘッド１００２に対して垂直に吐出される。即ち、プリントヘッド１００２のインクの吐出面は、Ｘ－Ｙテーブル１００３の移動によって形成されるＸ－Ｙ平面と平行であり、各ノズルから吐出されるインクドットはＸ－Ｙ平面に対して垂直な方向に吐出される。また、各ノズルから吐出されるインクの吐出方向はそれぞれ平行に吐出される。各ノズルは、それぞれ所定の色のインクタンクと連結され、インクタンクは図示しない加圧装置によって加圧されており、各ノズルと被塗装物Ｍのプリント面との距離は２０ｃｍ程度であれば問題なくインクドットをプリント面に吐出することができるようになっている。

【0025】

Ｘ－Ｙテーブル１００３は、概略として、直線移動機構を備えて形成されたＸ軸１００５と、Ｘ軸１００５を２つのアームで保持しつつＸ軸をＹ方向へ移動するＹ軸１００６を備えて構成されており、Ｘ軸の図示しないスライダにプリントヘッド１００２及び後述するカメラ１００４が取り付けられている。また、Ｙ軸１００６にはシャフト１００７が設けられており、このシャフト１００７をロボットアーム１００８で保持することで、プリントヘッド１００２を被塗装物Ｍに対してプリントを行うべき所定位置に自由に配置できるようになっている。例えば、被塗装物Ｍが自動車である場合に、図５に示すような横位置に配置したり、図６に示すような上部に配置したりすることができる。尚、ロボットアーム１００８は、予め制御部１００９に格納されたプログラムに基づいてその動作が制御される。

【0026】

カメラ１００４は、プリントヘッド１００２の近傍であるＸ軸１００６の図示しないスライダに配設されてＸ－Ｙ方向に移動しながら被塗装物Ｍの被プリント面の所定の範囲を一定の微小な間隔で撮影を行う。カメラ１００４はいわゆるデジタルカメラであり、上述のように、被プリント面の所定の範囲について複数の細分割画像の撮影が可能なレンズの仕様や解像度等の仕様が適宜に選択される。カメラ１００４による被プリント面の複数の細分割画像の撮影については、制御部１００９に予め設けられたプログラムに従って連続的、且つ、自動的に行われる。

【0027】

制御部１００９は、各種のプログラム及び撮影済みの画像のデータやプリントすべき画像のデータ等を記録保存する記憶装置、プログラムに従って各種の処理を実行する中央処理装置、キーボードやマウス等の入力装置、必要に応じてＤＶＤプレイヤー等を備えたいわゆるマイクロコンピュータによって構成され、さらにモニタ１０１０を備えており、制御部１００９への入力情報や制御部１００９による処理結果等を表示する。制御部１００９は、後述するように、カメラ１００４で撮影された複数の細分割画像データを画像処理ソフトを用いて画像処理を行い、平面ではない被塗装物Ｍの被プリント面を平面に投影した合成プリント面の生成を行うと共に、既に被プリント面にプリント済み画像に連続するようにプリントされるべき画像である描画対象画像Ａを合成プリント面に重ね、プリント済み画像の縁端部と連続するように描画対象画像Ａの編集を行うことにより描画対象編集画像Ｂの生成を行う。例えば、図７（ｃ）に示したプリント画像１１０２ｂ（描画対象画像Ａに相当）について、隣接するプリント画像１１０２ａとの間に非プリント領域１１０３が形成されないようにプリント画像１１０２ｂを合成プリント面に整合するように編集（変形）することにより描画対象編集画像Ｂを生成する。そして、この描画対象編集画像Ｂに基づいて実際にプリントヘッド１００２によってプリントすることでプリント済みのプリント画像１１０２ａとの間に隙間なくプリント画像１１０２ｂをプリントすることが可能となる。尚、カメラ１００４による複数の細分割画像の撮影やプリントヘッド１００２の各ノズルからのインクの吐出によるプリントの実施は制御部１００９によって動作制御された駆動部１０１１によって行われる。

【0028】

本願において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出デバイス（例えば液体吐出ユニット）を備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

【0029】

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

【0030】

例えば、「液体を吐出する装置」としては、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置や、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

【0031】

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

【0032】

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

【0033】

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、壁紙や床材などの建材、衣料用のテキスタイルなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

【0034】

また、「液体」の例は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよい。特に限定されないが、「液体」の例は、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となる物質であることが好ましい。
より具体的には、「液体」の例は、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどである。
これら液体の用途は、例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等である。

【0035】

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

【0036】

また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

【符号の説明】

【0037】

１ 弁型インクジェットノズル
２ 吐出口
３ 注入口
４ ノズル本体
５ ピエゾ素子
６ 封止部材
７ 弁体
８ 逆バネ機構
８ａ 変形部
８ｂ 固定部
８ｃ ガイド部
８ｄ 屈曲辺
９，１０ リード線
１１ インク
１００１ インクジェットプリンタ
１００２ プリントヘッド
１００３ Ｘ－Ｙテーブル
１００４ カメラ
１００５ Ｘ軸
１００６ Ｙ軸
１００７ シャフト
１００８ ロボットアーム
１００９ 制御部
１０１０ モニタ
１０１１ 駆動部
１１０１ 被塗装物
１１０２ａ プリント画像
１１００ ノズルヘッド
１１０３ 非プリント領域
１１０２ｂ プリント画像
Ｍ 自動車（被塗装物）
Ｓ 画像編集ソフトウエア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2023-05-29

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体が吐出される吐出口と、
前記吐出口を開口する位置と、前記吐出口を閉口する位置と、に移動可能に形成された弁体と、
所定の電圧を印加することにより伸長するピエゾ素子と、
前記ピエゾ素子と前記弁体との間に介在し、前記ピエゾ素子の伸長により前記弁体を前記閉口する位置から開口する位置に移動させる移動機構と、を備え、
前記弁体、前記移動機構、前記ピエゾ素子は、前記吐出口の中心軸上に配置されていることを特徴とする弁型ノズル。

【請求項2】

液体が吐出される吐出口と、
前記吐出口を開口する位置と、前記吐出口を閉口する位置と、に移動可能に形成された弁体と、
所定の電圧を印加することにより伸長するピエゾ素子と、
前記ピエゾ素子と前記弁体との間に介在し、前記ピエゾ素子の伸長により前記弁体を前記閉口する位置から開口する位置に移動させる移動機構と、を備え、
前記弁体、前記移動機構、前記ピエゾ素子は、前記ピエゾ素子の伸長する方向において少なくとも一部が互いに重なるように配置されていることを特徴とする弁型ノズル。

【請求項3】

前記移動機構は、前記ピエゾ素子に所定の電圧を印加した際に当該ピエゾ素子が伸張する長さよりも前記弁体が移動する長さの方が長くなるように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の弁型ノズル。

【請求項4】

前記弁体は、前記吐出口の中心軸に沿って移動し、
前記ピエゾ素子は、前記吐出口の中心軸に沿った方向に伸長することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の弁型ノズル。

【請求項5】

前記移動機構は、前記ピエゾ素子と連結するガイド部を有し、
前記ピエゾ素子は、伸長することで前記ガイド部を前記吐出口側に移動させ、
前記移動機構は、前記ピエゾ素子の伸長による前記ガイド部の移動に応じて、前記弁体を前記ピエゾ素子側に移動させることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の弁型ノズル。

【請求項6】

前記移動機構は、前記ピエゾ素子の伸長に伴い変形する弾性部材を含み、
前記ピエゾ素子と前記弁体とは、前記弾性部材を介して接続されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の弁型ノズル。

【請求項7】

前記弾性部材は、前記弁体を前記吐出口側に付勢することを特徴とする請求項６に記載の弁型ノズル。

【請求項8】

前記吐出口が形成された中空状の本体を備え、
前記本体の内部に、前記弁体、前記移動機構、及び前記ピエゾ素子が配置され、
前記本体の内部の吐出口側と、前記移動機構および前記ピエゾ素子が配置される側とは、封止部材により封止されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の弁型ノズル。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の弁型ノズルを有する液体吐出ヘッドと、
当該液体吐出ヘッドを移動させる液体吐出ヘッド移動機構と、
を有する液体を吐出する装置。

【請求項10】

前記吐出口に連通し前記吐出口に前記液体を供給する注入口を備える請求項１から８のいずれか一項に記載の弁型ノズルを備えた液体吐出ヘッドと、
加圧した前記液体を前記注入口に供給する加圧手段と、を備える液体を吐出する装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0008】

本開示に係る弁型ノズルは、液体が吐出される吐出口と、前記吐出口を開口する位置と、前記吐出口を閉口する位置と、に移動可能に形成された弁体と、所定の電圧を印加することにより伸長するピエゾ素子と、前記ピエゾ素子と前記弁体との間に介在し、前記ピエゾ素子の伸長により前記弁体を前記閉口する位置から開口する位置に移動させる移動機構と、を備え、前記弁体、前記移動機構、前記ピエゾ素子は、前記吐出口の中心軸上に配置されている。
また、本開示に係る弁型ノズルは、液体が吐出される吐出口と、前記吐出口を開口する位置と、前記吐出口を閉口する位置と、に移動可能に形成された弁体と、所定の電圧を印加することにより伸長するピエゾ素子と、前記ピエゾ素子と前記弁体との間に介在し、前記ピエゾ素子の伸長により前記弁体を前記閉口する位置から開口する位置に移動させる移動機構と、を備え、前記弁体、前記移動機構、前記ピエゾ素子は、前記ピエゾ素子の伸長する方向において少なくとも一部が互いに重なるように配置されている。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0009】

本開示に係る液体を吐出する装置は、上記の弁型ノズルを有する液体吐出ヘッドと、当該液体吐出ヘッドを移動させる液体吐出ヘッド移動機構と、を有する。
また、本開示に係る液体を吐出する装置は、前記吐出口に連通し前記吐出口に前記液体を供給する注入口を備える上記の弁型ノズルを備えた液体吐出ヘッドと、加圧した前記液体を前記注入口に供給する加圧手段と、を備える。