特開 2024-120271 液体吐出ヘッド、液体吐出装置

(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】P2024120271

(43)【公開日】2024-09-05

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド、液体吐出装置

(51)【国際特許分類】

   B05C 5/00 20060101AFI20240829BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20240829BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20240829BHJP

   F16K 1/36 20060101ALI20240829BHJP

【ＦＩ】

B05C5/00 101

B41J2/14 301

B41J2/14 607

B05C11/10

F16K1/36 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023026945

(22)【出願日】2023-02-24

(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】100098626

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 壽

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 智子

(72)【発明者】

【氏名】中島 牧人

(72)【発明者】

【氏名】寒河江 英利

(72)【発明者】

【氏名】金松 俊宏

(72)【発明者】

【氏名】杉本 泰規

【テーマコード（参考）】

2C057

3H052

4F041

4F042

【Ｆターム（参考）】

2C057AG11

2C057AG44

2C057BA07

2C057BA08

2C057BA14

3H052AA01

3H052BA22

3H052CA22

3H052CA33

3H052EA16

4F041AA02

4F041AA07

4F041AA12

4F041AB01

4F041BA01

4F041BA10

4F041BA13

4F041BA17

4F041BA22

4F041BA36

4F041BA38

4F042AA02

4F042AA09

4F042AA22

4F042BA08

4F042BA12

4F042CB03

4F042CB08

4F042CB10

4F042CB11

4F042DH09

(57)【要約】

【課題】安定したインク吐出量を継続的に維持できる液体吐出ヘッドを提供すること。
【解決手段】本発明にかかる液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口と、前記吐出口を開閉する開閉弁と、を備える液体吐出ヘッドであって、前記開閉弁３１は、前記吐出口に当接し前記吐出口を閉鎖する弾性部材と、備え、弾性部材は、多孔質樹脂であることを特徴とする。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を吐出する吐出口を有する吐出口形成部材と、
前記吐出口形成部材と当接する位置と離間する位置とに移動可能であり、前記吐出口を開閉する開閉弁と、を備え、
前記開閉弁は、前記吐出口形成部材に当接し前記吐出口を閉鎖する弾性部材を有し、
前記弾性部材は多孔質樹脂であることを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記多孔質樹脂に含まれる複数の孔は、独立孔を含む
ことを特徴とする請求項1の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

前記開閉弁は、前記多孔質樹脂と接合され、前記多孔質樹脂を支持する芯材を備え、
前記複数の孔は、前記芯材との接合面に開口する開口孔を含み、
前記開口孔の少なくとも一部に接着性樹脂が充填される
ことを特徴とする請求項２の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

前記開口孔の深さは、前記開口孔の前記接合面における開口直径よりも大きい
ことを特徴とする請求項３の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

前記多孔質樹脂は、
前記多孔質樹脂の母体樹脂に対する前記孔の体積占有率が、
前記開閉弁の移動する方向に垂直な方向において、前記吐出口の中心に対応する中心部から前記弾性部材の外周方向に向かって上昇する分布を有する
ことを特徴とする請求項１の液体突出ヘッド。

【請求項6】

前記中心部の前記孔の径は、前記開閉弁の移動する方向に垂直な方向において、前記弾性部材の外周側の前記孔の径よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項7】

前記中心部における前記多孔質樹脂の単位体積あたりの前記孔の数は、前記開閉弁の移動する方向に垂直な方向において、前記弾性部材の外周側における前記多孔質樹脂の単位体積あたりの前記孔の数より少ないことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項8】

請求項１～請求項７に記載の液体吐出ヘッドと
前記液体吐出ヘッドを保持する手段と、
を有する液体吐出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１では、液体を吐出する吐出口に向けて、移動可能に形成された弁体を押圧することにより液体の吐出を制御する液体吐出ヘッドにおいて、弁体の吐出口に対向する位置に凹部が配置され、弁体の先端部は弾性樹脂で構成されている液体吐出ヘッドが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－０２３１７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

安定したインク吐出量を継続的に維持できる液体吐出ヘッドを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明にかかる液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口と、前記吐出口を開閉する開閉弁と、を備える液体吐出ヘッドであって、前記開閉弁３１は、前記吐出口に当接し前記吐出口を閉鎖する弾性部材と、を備え、弾性部材は、多孔質樹脂であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明は、安定したインク吐出量を継続的に維持できる液体吐出ヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係る液体吐出ヘッドの外観説明図である。

【図2】実施形態に係る液体吐出ヘッドの全体断面図である。

【図3】実施形態に係る液体吐出ヘッドの加熱手段との位置関係を示す説明図である。

【図4】（ａ）液体吐出モジュールの断面図、（ｂ）要部拡大図である。

【図5】開閉弁とノズル板について説明する図である。

【図6】開閉弁の変位量Ｘの方向およびインクの吐出流量の模擬図である。

【図7】開閉弁位置と吐出流量の実験結果を示す図である。

【図8】開閉弁先端とノズル板とのギャップ量について説明する図である。

【図9】比較例の開閉弁先端構造について説明する図である。

【図10】（ａ）第１の実施形態を説明する図である（ｂ）押圧状態を示す図である。

【図11】開閉弁の弾性率を評価する手段について説明する図である。

【図12】第１の実施形態と比較例との弾性率について比較した図である。

【図13】第２の実施形態の模式図である。

【図14】圧縮永久歪の評価手段を説明する図である。

【図15】第２の実施形態の圧縮永久歪を評価した結果である。

【図16】第２の実施形態と比較例との材料変形の応答速度を比較した図である。

【図17】多孔質樹脂を観察した顕微鏡写真である。

【図18】第３の実施形態を模式的に示した図である。

【図19】接着力を測定する手段を説明する図である。

【図20】第４の実施形態について説明する図である。

【図21】開閉弁先端形状の課題について説明する図である。

【図22】第５の実施形態を模式的に示す図である。

【図23】ノズル板の傾斜に対する追従性を評価する手段について説明する図である。

【図24】リークテストの結果を示す図である。

【図25】第６の実施形態を模式的に示した図である。

【図26】多孔質樹脂の製造方法について説明する図である。

【図27】第７の実施形態（ａ）液体吐出装置の側面図（ｂ）平面図である。

【図28】第８の実施形態の構成図である。

【図29】自動車に対する液体吐出装置の配置例を示す説明図である

【図30】自動車に対する液体吐出装置の他の配置例を示す説明図である

【図31】（ａ）球面に画像をプリントした場合（ｂ）球面に四角形をプリントした場合（ｃ）球面に四角形を連続してプリントした場合の説明図である。

【図32】第９の実施形態である電極製造装置を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0009】

（第１の実施形態）

【0010】

図１は、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッド１０の外観説明図である。図１（ａ）は、液体吐出ヘッド１０の全体斜視図、図１（ｂ）は、同ヘッドの全体側面図である。本実施形態に係る液体吐出ヘッド１０は、液体としてのインクを吐出する。

【0011】

液体吐出ヘッド１０は、第１筐体としての第１ハウジング１１ａと、第２筐体としての第２ハウジング１１ｂとを備える。第２ハウジング１１ｂは、第１ハウジング１１ａに積層及び接合される。第１ハウジング１１ａは、金属などの熱伝導性の高い材質から成り、第２ハウジング１１ｂは、第１ハウジング１１ａと同材質から成る。以下の説明において２つのハウジングを総称する場合は、ハウジング１１と記す。

【0012】

また、第１ハウジング１１ａは、その正面と背面に、加熱手段としてのヒータ１２を備える。ヒータ１２は温度制御が可能であり、第１ハウジング１１ａを加熱する。また、第２ハウジング１１ｂは、その上部に電気信号の通信のためのコネクタ１３を備える。

【0013】

図２は、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッド１０の全体断面図で、図１（ａ）のＡ－Ａ線矢視断面図である。第１ハウジング１１ａは、吐出口形成部材としてのノズル板１５を保持する。ノズル板１５は、液体を吐出する、吐出口としてのノズル１４を備える。
また、第１ハウジング１１ａは、液体供給部である流路１７を備える。流路１７は、供給ポート１６側からのインクを、ノズル板１５上を経て回収ポート１８側へ送る。

【0014】

第２ハウジング１１ｂは、供給ポート１６及び回収ポート１８を備える。供給ポート１６及び回収ポート１８は、流路１７の一方側及び他方側にそれぞれ接続される。供給ポート１６と回収ポート１８との間には、複数の液体吐出モジュール３０が配置されている。
液体吐出モジュール３０は、流路１７内のインクをノズル１４から吐出する。また、液体吐出モジュール３０の上部に規制部材２０が設けられる。

【0015】

液体吐出モジュール３０は、第１ハウジング１１ａに設けられたノズル１４の数に対応しており、本例では１列に並べた８個のノズル１４に対応する８個の液体吐出モジュール３０を備える構成が示されている。なお、ノズル１４及び液体吐出モジュール３０の数及び配列は、上記に限るものではない。例えば、ノズル１４及び液体吐出モジュール３０の数は、複数ではなく１個であってもよい。また、ノズル１４及び液体吐出モジュール３０の配列は、１列ではなく、複数列であってもよい。

【0016】

なお、図２において符号１９は、第１ハウジング１１ａと第２ハウジング１１ｂとの接合部に設けたハウジングシール部材である。本例ではハウジングシール部材としてＯリングが用いられており、Ｏリングは、第１ハウジング１１ａと第２ハウジング１１ｂとの接合部からのインクの漏れを防いでいる。

【0017】

上記の構成により、供給ポート１６は、加圧した状態のインクを外部から取り込み、インクを矢印ａ１方向へ送り、インクを流路１７に供給する。流路１７は、供給ポート１６からのインクを矢印ａ２方向へ送る。そして、回収ポート１８は、流路１７に沿って配置したノズル１４から吐出しなかったインクを矢印ａ３方向へ回収する。

【0018】

液体吐出モジュール３０は、開閉弁３１と、駆動体としての圧電素子３２を備える。開閉弁３１は、ノズル１４を開閉する。圧電素子３２は、開閉弁３１を駆動する。また、圧電素子３２は、電圧の印加により、図２の上下方向であるＺ方向に伸縮作動する。

【0019】

上記の構成において、圧電素子３２が作動して開閉弁３１が上方向（＋Ｚ方向）へ動かされた場合は、開閉弁３１によって閉じていたノズル１４が開いた状態になり、ノズル１４からインクを吐出することができる。また、圧電素子３２が作動して開閉弁３１が下方向（－Ｚ方向）へ動かされた場合は、開閉弁３１の先端部がノズル１４を封止してノズル１４が閉じた状態になり、ノズル１４からインクが吐出しなくなる。

【0020】

図３は、本発明の実施形態に係る液体吐出モジュール１０の加熱手段との位置関係を示す説明図である。第１ハウジング１１ａは、ヒータ１２を備えている。図３中の破線で示されるように、ヒータ１２は、複数のノズル１４を横断するようにしてノズル１４の近傍に設けられている。

【0021】

次に、液体吐出モジュール３０の詳細を図４に基づいて説明する。図４（ａ）は、単一の液体吐出ヘッド１０である液体吐出モジュール３０の断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の要部拡大図である。開閉弁３１の軸部外周には、高圧インクの漏出防止用にＯリング３４が上下二段で装着されている。

【0022】

液体吐出モジュール３０は、前述の開閉弁３１及び圧電素子３２と、固定部材３３と、保持体３５と、プラグ３６などを主に備える。

【0023】

保持体３５は、その内部に駆動体収容部３５ａを有し、駆動体収容部３５ａに圧電素子３２を収容して保持する。保持体３５は、圧電素子３２の長手方向に弾性伸縮可能な金属で構成されている。弾性伸縮可能な金属として、例えばＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３１６Ｌなどのステンレス鋼を使用可能である。保持体３５は、長手方向に延びた細長部材が圧電素子３２の周囲に複数本配置（例えば９０°間隔で４本配置）された枠体であり、圧電素子３２は、保持体３５を構成する細長部材の相互間を通して保持体３５の内側に挿入される。

【0024】

圧電素子３２の長手方向は、図４（ａ）に示される両矢印方向Ａであり、この長手方向Ａは、開閉弁３１、液体吐出モジュール３０及び第２ハウジング１１ｂの長手方向でもある。また、長手方向Ａは、開閉弁３１の移動方向でもある。

【0025】

保持体３５のノズル１４側の先端部に開閉弁３１が連結されている。また、保持体３５のノズル１４側に蛇腹部３５ｂが形成されている。蛇腹部３５ｂは、圧電素子３２が伸縮作動する際に、保持体３５の先端側を圧電素子３２と同じように長手方向に伸縮作動させるためのものである。

【0026】

また、保持体３５のノズル１４側と反対側である基端側に固定部材３３が連結されている。別の言い方をすると、固定部材３３は、第２ハウジング１１ｂの上端部に収容されている。

【0027】

固定部材３３は、径方向に延在する貫通ネジ穴３３ａを有する。貫通ネジ穴３３ａに第２ハウジング１１ｂ外から位置決めネジ６０がねじ込まれている。

【0028】

位置決めネジ６０は、第２ハウジング１１ｂの上端部に形成された長手方向（Ａ方向）に長軸を持つ長穴１１ｂ１に挿通されている。このため、位置決めネジ６０は、第２ハウジング１１ｂの長手方向（Ａ方向）に所定長さ移動可能である。位置決めネジ６０は、固定部材３３を長手方向（Ａ方向）に位置決めした状態にして締め付けられる。

【0029】

図４（ａ）に示されるように、第２ハウジング１１ｂの上端開口部には、雌ネジ穴１１ｂ２が形成されている。この雌ネジ穴１１ｂ２に、図２の規制部材２０に当接するプラグ３６が螺合されている。プラグ３６は、位置決めネジ６０によって長手方向（Ａ方向）に位置決めされた固定部材３３の上端部に当接して、固定部材３３を最終的に位置固定する。

【0030】

また、第２ハウジング１１ｂの下端部には、圧縮バネ３７が配設されている。この圧縮バネ３７で、圧電素子３２及び圧電素子３２を保持した保持体３５などが上方に付勢されている。

【0031】

図４（ｂ）に示されるように、開閉弁３１は、芯材３１０と、シール部材４０と、を有する。芯材３１０は、ステンレスなどの金属材料により形成される。シール部材４０は、ノズル１４側へ突出している。このため、圧電素子３２が作動することにより開閉弁３１が図４（ａ）における下方向へ動かされると、開閉弁３１（芯材３１０）の先端部に設けられるシール部材４０がノズル板１５に当接し押し当てられ、シール部材４０によってノズル１４が封止（閉鎖）される。反対に、開閉弁３１が上方向へ動かされると、シール部材４０がノズル板１５から離間してノズル１４が開放される。このように、開閉弁３１が、シール部材４０（弾性部材）をノズル板１５（吐出口形成部材）に押し当てる位置とノズル板１５から離間した位置との間で移動することにより、ノズル１４（吐出口）が開閉される。

【0032】

図５は、開閉弁３１とノズル板１５の機能について説明する図である。以下に、本実施形態におけるインク封止原理について説明する。

【0033】

図５（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド内の第１のハウジング（液室）１１ａはインクで満たされた状態であり、φ１００ｕｍの穴(ノズル１４)の開いたノズル板１５、先端にシール部材４０がついたステンレス鋼製の芯材３１０、芯材３１０を高速で上下運動させるためシール部材４０と逆側に取り付けられた圧電素子３２で構成されている。ここで、ノズル板１５は厚さ０．５ｍｍのステンレス材を用いている。

【0034】

図５（ａ）ではシール部材４０が上昇（＋Ｚ方向に移動）し、ノズル１４は解放されており、インク５０が吐出されている。これに対し、図５（ｂ）は、封止した状態を示す。芯材３１０を下降（－Ｚ方向に移動）させ、先端のシール部材４０でノズル板１５に圧接しノズル１４を封止し、インクの吐出を停止させている。圧電素子３２により芯材３１０を高速に上下振動させることで、インク吐出を高速に制御している。この圧接の際にノズル板１５やインク内に含まれる粒子等によってシール部材４０の摩耗、繰り返し押圧による塑性変形が生じる。特に、ノズル１４周辺に接触するシール部材４０の劣化が速く、インクの吐出への影響も大きい。

【0035】

次に、開閉弁３１位置と吐出流量について説明する。図６は、開閉弁３１の変位量Ｘの方向５２、インクの吐出流量５４を模擬的に図示している。

【0036】

図７は、開閉弁３１位置と吐出流量の実験結果を示す。図５（ａ）および図５（ｂ）の説明で述べたように、開閉弁３１はその後端に配した圧電素子３２によって駆動されノズル１４の封止および開放を繰り返す。図７のグラフはこの圧電素子３２端面の変位量をＸとして、縦軸にはその変位量Ｘに応じた単位時間当たりの吐出液量をプロットしている。

【0037】

図７に示しているように、吐出状態はその吐出液量の大きさから３つのパターンＡ～Ｃに区分できる。区分Ａは、ギャップ量（開閉弁端面－ノズル間距離）に応じて緩やかに吐出量が変化する状態。区分Ｂは、ギャップ量に応じて急峻に吐出量が変化する状態。区分Ｃは、吐出が止まった状態、すなわち吐出液量がゼロとなる状態である。

【0038】

図８は、この区分Ａ～区分Ｃの開閉弁３１先端とノズル板１５とのギャップ量５６について説明する図である。図８は図５、図６などと同様に開閉弁３１の移動方向をＺ方向として図示している。

【0039】

区分Ａ～区分Ｃの状態に応じて、ギャップ量は以下のように変化することが分かる。区分Ａではギャップ量５６が十分大きい（図８（ａ））。区分Ｂでは、ギャップが小さい（図８（ｂ））、または開閉弁３１が部分的にノズル板１５に接触している（図８（ｃ））。区分Ｃでは、開閉弁３１先端がノズル１４に接触し、先端のシール部材４０が圧縮変形している（図８（ｄ））。

【0040】

この構成において、所望の一定量吐出と安定な封止をすることがヘッドに求められる機能である。しかしながら、先に述べたように従来技術における開閉弁３１では摩耗や塑性変形等により開閉弁３１端面位置が後退するため区分Ａおよび区分Ｃの状態に切り替わる圧電素子３２の変位量が刻々と変化してしまう。ここで変位量Ｚとギャップ量５６は、シール部材４０の変形量があるため、永久に同一であるという保証がない。変位量Ｚは圧電素子３２によって制御可能であるが、ギャップ量５６はシール部材４０の塑性変形などによって制御が困難である。つまり、シール部材４０の摩耗や塑性変形により吐出安定性やインク封止性といった機能不全が生じる。

【0041】

図９は、比較例の開閉弁３１先端構造について説明する図である。比較例で採用したシール部材４０は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂又はゴムなどの弾性部材により形成されている。比較例で採用したシール部材４０は、弾性体としては最適であるが、非粘着性であり接着剤を用いた接着では固定が不十分である。そのため比較例の開閉弁３１構成では、図９に示すようにステンレス鋼でできた芯材３１０に嵌合部３２０を設けている。シール部材４０を設置し図の下方向（－Ｚ方向）から押し込むことで嵌合部内に挿入し、開閉弁３１先端のシール部材４０を固定している。その際、嵌合部３２０とシール部材４０の間には隙間５８が生じる可能性がある。

【0042】

芯材３１０とシール部材４０との間に隙間５８が生じると、堅牢な固定ができなくなり、シール部材４０の位置ずれが生じる。この状態でノズル１４への圧接を繰り返すことで、シール部材４０が嵌合部３２０に押し込まれシール部材４０の端面位置が＋Ｚ方向に後退する。シール部材４０の位置ずれにより、吐出量が不安定になり、インク漏れが発生する。そのため、シール部材４０を芯材３１０の先端に密着させ固定する必要がある。

【0043】

図１０は、本実施形態の特徴部位であるシール部材４０について説明する図である。図１０（ａ）はシール部材４０として多孔質樹脂６００を採用したことを図示している。芯材３１０に接着剤６２（接着性樹脂の一例）を介して、シール部材４０（多孔質樹脂６００）が接着（接合）されている。シール部材４０は孔６６を多数含む多孔質樹脂６００（以下本実施形態のシール部材４０は多孔質樹脂６００として記す）である。なお、多孔質樹脂６００における多孔質樹脂６００と接着剤６２との界面が多孔質樹脂６００の接合面（多孔質樹脂の芯材との接合面）であり、芯材３１０と接着剤６２との界面が芯材３１０の接合面である。

【0044】

芯材３１０とシール部材４０（多孔質樹脂６００）との接着に用いる接着性樹脂６２は、芯材３１０の材質と母体樹脂６４の材質，接合方法等から、適切な接着剤を選ぶことができる。接着性樹脂として用いる接着剤としては、反応硬化型接着剤，熱硬化型接着剤などを用いることができる。また、母体樹脂６４にフッ素系樹脂等のフッ素を含有する材質を用いる場合、フッ素系樹脂に特化した接着剤を用いることが好ましい。また、多孔質樹脂６００と芯材３１０の接着面（接合面）に、接着性を向上するための公知の表面処理を施しても良い。

【0045】

図１０（ｂ）は開閉弁３１の－Ｚ方向への押圧時の変形を示している。多孔質樹脂６００は、押圧により押圧方向（Ｚ方向）に大きく変形している。

【0046】

本実施形態は、開閉弁３１先端のシール部材４０が多孔質樹脂６００であることが特徴である。この特徴により、先に説明した比較例の非多孔質構造のシール部材４０を用いた場合に比べ、多孔質樹脂が有する多孔質構造によりマクロ的に弾性率が低下する。ここでは弾性率は、ヤング率と同じ意味で利用し、加えられた外力によって生成された応力を分子、応力によって引き起こされた歪量を分母とした商である。単位歪量に対する応力の大きさで示す。

【0047】

多孔質樹脂６００は、母体樹脂（多孔質樹脂の樹脂部）６４と複数の孔６６の２種類の領域を備えている。母体樹脂６４の材質は、吐出する液体である塗料等に対する耐久性から適切な材質を選択できる。例えば、ＰＴＦＥ，フッ素樹脂，フッ素系エラストマーなどが例示できる。これらの材質は、耐薬品性が高く塗料に対する劣化が少なく好ましい。また、狙いとする機械的特性から、母体樹脂６４の材質を選定してもよく、機械的強度を要する用途においてはフッ素樹脂を用いても良く、ノズル１４の封止性を重視する用途においてはフッ素系エラストマーを用いても良い。

【0048】

本実施形態において、多孔質樹脂６００の孔径や密度は、弾性率や後述する圧縮変形歪等の機械的性質から適切な犯意を設定する。孔径は５～１００μｍの範囲のものを用いることができ、多孔質樹脂の密度は母体樹脂の２０～７０％の範囲のものが用いることができる。なお、多孔質樹脂６００の密度は多孔質樹脂６００を切断し断面を顕微鏡等で観察し、一定面積での孔の占有面積から算出することができる。

【0049】

前述の通り、多孔質樹脂６００は、その母体樹脂（多孔質樹脂の樹脂部）６４と複数の孔６６の２種類の領域を備えている。外圧に対する変形量は、母体樹脂６４領域と孔６６領域とを比較すると、孔６６領域の方が大きい。図１０（ｂ）に示す圧縮変形している状態を示す。孔６６の領域が大きく変形している様子を示している。

【0050】

弾性率が低下することでノズル封止の際のシール部材４０である多孔質樹脂６００の変形量が大きくなり、衝撃力が低減する作用が働く。その結果、摩耗量が小さくなる効果が得られる。本実施形態における、多孔質樹脂６００の弾性率は、2０ＭＰａ～１０００ＭＰａの範囲とすることが好ましい。弾性率が低すぎる場合は、多孔質樹脂６００をノズル板１５に当接し押圧しノズル１４を封止するために必要な圧力を得るために、開閉弁３１の移動するストロークを大きく取る必要があり装置が大型化する。弾性率が高すぎる場合は、多孔質樹脂６００の変形量が不足するため、ノズル１４の開閉による多孔質樹脂６００の摩耗が大きくなる。

【0051】

また、多孔質構造により先に述べた芯材３１０への固定に関しても効果がある。比較例のシール部材４０であるフッ素樹脂などは、ポアソン比が大きく、封止する際、垂直方向（図１０のＺ方向）の変形量が、大きなポアソン比によって、水平方向（図１０のＸ方向もしくはＹ方向）の大きな歪量の変形が起きる。芯材３１０は金属製であり変形が著しく小さく、変形量の差が大きく出る接着剤６２界面での剥離を誘発する。

【0052】

本実施形態では、シール部材４０として、多孔質構造を有する多孔質樹脂６００を採用することでポアソン比を大幅に低減できる。つまり横方向（図１０のＸ方向もしくはＹ方向）の歪量を低減できる。そのため接着剤６２（接着性樹脂の一例）と多孔質樹脂６００との剥がれを抑制できるので、接着剤６２で多孔質樹脂６００の安定した固定が可能となる。これにより比較例のような嵌合による固定で、シール部材４０が押し込まれ変位量Ｚとギャップ量５６とに制御できない誤差が生じることがない。これにより、本実施形態のシール部材４０としての多孔質樹脂６００は、インクの吐出量を高い精度で安定させることができる。なお、本実施形態の多孔質樹脂６００のポアソン比は、０～０．２５の範囲とすることができる。

【0053】

多孔質樹脂６００を採用することで、芯材３１０への固着力が増す効果が得られる。これにより従来の嵌合構造によるシール部材４０の位置ずれ、それによるインク漏れ、封止不良という不具合が解消される。

【0054】

図１１は、開閉弁３１の弾性率を評価する手段について説明する図である。芯材３１０に多孔質樹脂６００が固定されている。圧電型の位置制御装置によって開閉弁３１をＺ方向の任意の変位量に移動できる装置である。水晶圧電型動力計７２に対して開閉弁３１を押し付ける。その際の圧力を計測する。開閉弁３１を押し付ける方向（Ｚ方向）に変位を与え、増圧する方向（－Ｚ方向）の変位７０とする。それに対し、減圧する方向（＋Ｚ方向）の変位６８とする。開閉弁３１の変位と計測した圧力をグラフ化して評価する。

【0055】

図１２に本実施形態である多孔質樹脂６００と比較例で採用したフッ素樹脂との弾性率について比較を示す。本実施形態の多孔質樹脂６００の場合、比較例と比較して変位に対して、圧力が小さいことが分かる。弾性率は、加えられた外力による応力を分子、ひずみ量を分母とした商であるので、上記の結果は、開閉弁３１の弾性率が低減できていることが分かる。

【0056】

また、図１２では、増圧方向７０と減圧方向６８とを区別して記している。第１の実施形態および比較例の双方において、変位に対する圧力の関係を示す曲線は、増圧方向７０と減圧方向６８とで異なる曲線となる。より具体的には、同じ加重において、減圧方向６８の変位は増圧方向７０の変位よりも大きい。従って、同じ加重において、減圧方向６８の変形量（変位に対応）は増圧方向７０の変形量（変位に対応）より大きくなる。従って、同じ加重における増圧方向７０の変形量と減圧方向の変形量との差分だけ塑性変形していることになる。図１２の例では、第１の実施例の多孔質樹脂６００の塑性変形量に対して、比較例のシール部材４０の塑性変形量が大きいことが見て取れる。

【0057】

図１２に示す測定結果から、第１の実施形態の多孔質樹脂６００の弾性率および塑性変形量が、比較例のシール部材４０に対して低減されていることが確認できる。

【0058】

図１２に示す通り、本実施形態の多孔性樹脂６００の弾性率は、増圧方向７０と減圧方向６８とで異なるが、本実施形態および以降に記載する実施形態における多孔性樹脂６００の弾性率は、増圧方向７０での弾性率として記載する。シール部材４０の摩耗は、開閉弁３１がノズル板１５に押圧する際すなわち増圧方向７０で生じるためである。なお、弾性率の計測は、増圧方向７０と減圧方向６８とで複数回おこない、それぞれの測定値が安定した後に計測することが好ましい。例えば、増圧と減圧をそれぞれ４回以上繰り返した後に、増圧方向７０で弾性率を計測する。

【0059】

（第２の実施形態）
図１３は第２の実施形態の模式図を示す。本実施形態の開閉弁３１において、シール部材４０としての多孔質樹脂６１０が芯材３１０のノズル１４側の端部（芯材３１０の接合面）に接着剤６２（接着性樹脂の一例）を介して固定（接合）される。ここで、多孔質樹脂６１０の接着剤６２との界面は、多孔質樹脂６１０の接合面（芯材との接合面）である。本実施形態は、多孔質樹脂６１０が母体樹脂７６内に気体を充填した独立孔が含まれていることを特徴としている。これにより、シール部材４０の塑性変形や、シール部材４０の芯材３１０への不十分な固定を解決することができる。ここでは、多孔質樹脂６１０において孔７４と孔７４の間に母体樹脂７６による隔壁が存在するものを独立孔７４と定義している。これにより独立孔７４に気密保持された気体は、一定の外部圧力下においても、常に気密が保持される。気密された独立孔７４は外圧に対して抗力を有し、母体樹脂７６によって気密が保たれていれば、独立孔７４の形状は塑性変形しづらい。この気密保持された独立孔７４の集合体として多孔質樹脂６１０は耐塑性変形性を有する。比較例の非多孔質構造であるフッ素樹脂などの、圧縮されると不可逆的な塑性変形を生じてしまうのものとは異なる。

【0060】

開閉弁３１先端のシール部材４０が非多孔質構造である場合、シール部材４０はノズル１４を有するノズル板１５に対して繰り返し押圧されることで塑性変形を起こし、圧縮永久歪が生じる。圧縮永久歪によって開閉弁３１のノズル板１５側の端面位置が後退するため、初期状態よりも開放時の開閉弁３１の端面とノズル板１５との間の距離が大きくなり流量が不安定になることや、封止の際にノズル板１５に開閉弁３１の端面が十分に押圧されずインク漏れが発生する恐れがある。本実施形態のように、シール部材４０を、気体を充填した独立孔を含む多孔質樹脂６１０にすることで、ノズル板１５に繰り返して押圧された場合であっても、気体の圧縮回復にて多孔質材料６１０が元の形状に修復する作用が働き、塑性変形が低減され、インクの吐出流量不安定化やインク漏れが抑制できる。

【0061】

また、通常の金属と比較してゴムやプラスチックは力を掛けた時点から時間をかけて変形する。同様に力を解除した後も時間をかけて回復する。このような材料をシール部材４０に使用した場合、ノズル１４を開放している間の時間経過とともに開閉弁端面とノズル板１５との距離が変化してしまうことがある。その結果、吐出流量が不安定になる。この点においても気体を充填した独立孔では気体の反発力によって材料変形の回復する速度が向上することで、ノズル１４を開放している間の時間経過とともに吐出流量が変化することを抑えることが出来る。

【0062】

図１４は、本実施形態の圧縮永久歪の評価について示した図である。開閉弁３１（芯材３１０およびシール部材４０）を一定荷重で７日間圧縮し、圧縮解放後のシール部材４０（もしくは多孔質樹脂６１０）の厚さを測定した。圧縮解放後の経過時間と初期厚さからの変化量との関係をグラフ化し比較した。比較例は、フッ素樹脂（非多孔質樹脂）をシール部材４０とした孔の存在しない材料である。

【0063】

図１５は圧縮永久歪を評価した結果である。圧縮変形後の回復量が読み取れる。明らかに、本実施形態の方が、比較例に比べ、変形量が少ない。つまりは、比較例に比べ、塑性変形を抑制できていることが分かる。比較例は、７日間にかけた一定の圧力によって、塑性変形してしまっていることが見て取れる。

【0064】

図１６は、本実施形態と比較例との短時間の材料変形の応答速度を比較した図である。縦軸は、開閉弁端部の変位量であり、横軸は経過時間である。開閉弁３１を一定荷重で１０秒押圧し、その後、押圧を解放した。その時の開閉弁３１変位量の時間変化をグラフ化している。

【0065】

押圧の初期段階で、開閉弁３１は瞬時に圧縮され、開閉弁端部の変位量が一気に大きくなる。その後、押圧量が一定の間は、徐々に圧縮が進む様子が見て取れる。この時、比較例に比べ、本実施形態は、最初に一気に変位した後、その後の変位が小さいことが分かる。

【0066】

次に、押圧力を解放する。この時も同様に、解放後、一気に開閉弁端部の変位量が変化する。しかし、押圧力が０となっても、開閉弁端部の変位量は０とならず、若干の変位が残る。その後、徐々に変位量が小さくなっていく。この際に、比較例に比べ、本実施形態は、開閉弁３１の変位量が小さい。つまりは、本実施形態は、変位量が少なく、比較例に比べ塑性変形を抑制できていることが分かる。

【0067】

これらの実験結果から、本実施形態では、独立孔７４を有することで塑性変形を抑制でき、開閉弁端面とノズル間距離が変化することを抑制することができることが分かった。これにより、インクの吐出量が継続的に安定する。

【0068】

図１７は、本実施形態に用いる独立孔の多孔質樹脂を観察した顕微鏡写真である。１～１０ミクロンメートル程の微細な独立孔が多数存在することが分かる。このような多孔質構造により前述した効果が得られると考えられる。

【0069】

（第３の実施形態）
図１８は、芯材３１０に多孔質樹脂６２０を固定した第３の実施形態を模式的に示した図である。芯材３１０に対し、多孔質樹脂６１０が高い接着力を有して接合している。芯材３１０に対し、接着剤６２（接着性樹脂の一例）が多孔質樹脂６２０の表面で、孔（開口孔と呼ぶ）７８に浸み込んでいることを図示している。ここで、多孔質樹脂６２０における接着剤６２との界面は、多孔質樹脂６２０の接合面である。この本実施形態では、多孔質樹脂６２０の表面（接合面）に、開口孔７８が露出し微小な凹部が存在していることが特徴である。

【0070】

前述したように比較例などのシール部材４０はフッ素樹脂などが利用され非粘着性である。本実施形態では、この微小凹部（開口孔７８）に接着剤が入り込み硬化することで接着力が高まるアンカー効果が働くことが示されている。すなわち、開口孔７８の少なくとも一部が接着剤６２（接着性樹脂の一例）で充填されることで、樹脂材料６２０と芯材３１０との接合強度が高まることになる。平坦な表面に比べ、凹部が存在することで表面積が拡大し、接着力が増している。この作用により長期的に利用した際の装置の寿命に関わる接着剤の固定が長期間継続的に維持される。これにより、開閉弁３１とノズル１４の距離が変動することが抑制でき、安定したインク吐出が長期間継続される。

【0071】

図１９は、多孔質樹脂６２０と芯材３１０との接着力を測定する方法を説明する図である。バルブジェットヘッドにおける開閉弁３１先端のシール部材４０と芯材３１０との接着剥がれは、開閉弁３１押圧によるシール部材４０のポアソン比による接着面（接合面）に平行な方向の変形によって生じる。そこで、圧電素子３２を方向８０に示す開閉弁３１の移動する方向で連続駆動させ開閉弁３１をステージ８１に対し押圧することで、シール部材４０の変形を何度も繰り返す。一定回数の押圧をした後、接着剤６２を観察し接着剥がれ発生箇所の剥がれ量（幅や長さ）を測定することで、本実施形態と比較例と比較して接着力が向上しているかを評価した。この結果、比較例に比べ、接着剤６２の剥がれが抑制できることを確認した。この連続試験を長期間継続することで、長期間の安定性を計測できる。

【0072】

（第４の実施形態）
図２０は、表面に開口を有する縦長形状の開口孔８８を備える第４の実施形態について説明する図である。本実施形態の開閉弁３１は、芯材３１０のノズル側の端面（接合面）に、シール部材４０としての多孔質樹脂６５０が接着剤６２（接着性樹脂の一例）を介して接着（接合）される構成である。ここで、多孔質樹脂６５０の接着剤６２との界面が、多孔質樹脂６５０の接合面（芯材３１０との接合面）である。多孔質樹脂６５０は、芯材３１０との接合面に複数の開口孔８８を有する。本実施形態は、開口孔８８が高アスペクト比の柱状であることを特徴としている。本実施形態にかかる開口孔８８の深さ８９は、前記開口孔８８の開口直径８７よりも大きいことを特徴とする。ここで、開口直径８７は、芯材３１０との接合面における開口孔８８の直径である。これによりさらなるアンカー効果向上できる。また、開口孔８８の深さを適切に設計することで、弾性率制御も可能となり、さらなる吐出量の安定性を維持できる。第３の実施形態の球状の開口孔７８と比較し凹部がより深くなるため、得られるアンカー効果も大きくなる。

【0073】

深さ方向に構造をもつ本実施形態の開口孔８８は、果たす機能によって深さ方向に３つの領域に分けられる。芯材３１０との接着面（接合面）側、開口側で凹部が露出した面側である領域１（８２）はアンカー効果、中間の領域２（８４）は開口孔が存在し開閉弁３１弾性率の低減に効果を奏し、ノズル接触面側の領域３（８６）はノズル１４の封止として機能する。柱状の開口孔の長さを制御することで領域２（８４）と領域３（８６）の厚さを制御できる。ノズル１４に対して同等の押込み量で押圧した場合、領域３（８６）が厚いほど圧力は高くなる。つまり、開閉弁３１の弾性率が大きくなる。

【0074】

以上より、本実施形態の柱状の開口孔８８の場合は柱の長さを制御することで弾性率制御が可能となる。開閉弁３１の押圧力の大きさや、インクの粘性などに合わせて、適切に開閉弁３１の弾性率を調整することが可能となる。適切な弾性率の開閉弁３１を実現することにより、安定して開閉弁端部とノズル間の距離の維持できる。安定した開閉弁端部とノズル間の距離を実現することで、安定したインク吐出を実現できる。

【0075】

（第５の実施形態）
図２１は、ノズル板１５に対して十分な平行度が得られなかった開閉弁３１における従来の開閉弁３１先端形状の課題について説明する図である。組立の際にノズル板１５に対して、開閉弁３１が十分な平行度を得られないことがある。これはノズル板１５の組付け誤差などによるもので、その傾斜角度は±０．１度近くなり、不具合を発生する。平行にならずに傾斜を有した開閉弁３１においては、図２１（ａ）のように開閉弁３１端面の接触範囲に偏りが生じる。

【0076】

そのため開閉弁３１をノズル板１５に強く押圧させるような位置調整を行い、封止時（閉鎖時）のインク漏れを回避してきた。しかしながらこのような調整を行った開閉弁３１においては、図２１（ｂ）に示すようにノズル板１５およびノズル１４が変形しインクの飛翔方向に曲がりの発生や、開放時に十分な開放ギャップが得られず流量が安定しないといった問題が発生していた。そのため、このようなノズル板１５の傾斜に対応する必要がある。

【0077】

図２２は第５の実施形態を模式的に示す図である。図２２（ａ）の開閉弁３１は、芯材３１０のノズル板１５側の端面に、シール部材４０としての多孔質樹脂６３０を接着剤６２（接着性樹脂の一例）により接着（接合）したものである。ここで、多孔質樹脂６３０と接着剤６２との界面が、多孔質樹脂６３０の芯材３１０との接合面である。多孔質樹脂６３０は、母材樹脂７６の内部に独立孔７４を含む。本実施形態は、先に述べた傾斜を有したノズル板１５の課題を解決することができる。

【0078】

本実施形態では、多孔質樹脂６３０は、多孔質樹脂６３０の母体樹脂７６に対する独立孔７４の体積占有率が、開閉弁３１の移動する方向（Ｚ方向）に垂直な方向（Ｘ方向もしくはＹ方向）において、前記吐出口の中心に対応する中心部付近７３から弾性部材（多孔質樹脂６３０）の外周方向（外周部７５）に向かって上昇する分布を有する。中心部（中心部付近７３）の独立孔７４の径は、開閉弁３１の移動する方向（Ｚ方向）に垂直な方向（Ｘ方向もしくはＹ方向）において、弾性部材（多孔質樹脂６３０）の外周側（外周部７５）の独立孔７４の径よりも小さいことを特徴とする。

【0079】

独立孔７４の体積占有率は、多孔質樹脂６３０の単位体積当たりに含まれる独立孔７４の体積である。体積占有率は、図１７に示すように多孔質樹脂６３０の断面を顕微鏡等で観察することで計測できる。または、多孔質樹脂６３０の密度と、母材樹脂７６の密度とを計測することで求めることもできる。

【0080】

本実施形の多孔質樹脂６３０は、気体が充填された独立孔７４の径がノズル位置を中心とした中心部７３から外周部７５に向かって大きくなることを特徴として有する。

【0081】

シール部材４０としての多孔質樹脂６３０全体で均等に独立孔７４の体積占有率を高くするのではなく、ノズル板１５の傾斜に沿うために、より大きな変形量が必要となる外周部７５での孔径を大きくする構造となっている。単位体積当たりの独立孔７４の数は一定としているため、孔径が大きくなると一定体積当たりの独立孔の占有率が向上する。

【0082】

本実施形態にかかる液体吐出ヘッド３０の多孔質樹脂６３０は、多孔質樹脂の母体樹脂７６に対する独立孔７４の体積占有率が、ノズル１４の中心から外周方向に向かって上昇する分布を有することを特徴とする。この構造により、封止時の変形量を抑え、かつ傾斜したノズル１４への追従性を高めることができ、過剰な押圧力を要さずに封止が可能となる。

【0083】

図２３は、ノズル板１５傾斜に対する追従性の評価方法について説明する図である。傾斜への追従性の評価方法として、リーク流量測定装置を用いた。リーク流量測定装置は、傾斜角９３を０．０１°単位で制御可能なステージ９１上に質量７２、エア流量９７を出力するリークテスタ９５の順に積み上げ、リークテスタのエア流出孔であるノズルを開閉弁３１で押圧し封止する。開閉弁３１は押圧力制御可能であり、押圧時のエア流量とそこで発生する押圧力を同期して取得しグラフ化する。開閉弁３１に対してステージを傾斜させた場合のエア流量と荷重量のプロット曲線を取得し、より少ない荷重でエア流量が０となる、もしくは一定荷重にてより少ないエア流量に抑えることができた場合、傾斜への追従性が向上したと判断できる。

【0084】

図２４にリークテストの結果の一例を記す。グラフに示すのは、傾斜角を０．２度に傾けた場合の結果である。縦軸にエア流量、横軸に荷重を記している。非多孔質であるフッ素樹脂をシール部材４０とした比較例に比べ、第５の実施形態の方が、エア流量が少ないことが分かる。傾斜角度はいくつかのパターンで計測でき、実際の製造公差を考慮して、いくつかのパターンを計測し、追従性として総合判断した。

【0085】

多孔質樹脂の母体樹脂７６に対する独立孔７４の体積占有率が、ノズル１４の中心から外周方向に向かって上昇する分布を有することで、傾斜したノズル板１５への追従性を高めることができ、過剰な押圧力を要さずに封止が可能となり、インクの吐出が安定する。

【0086】

（第６の実施形態）
図２５は、第６の実施形態の模式図である。図２５の開閉弁３１は、芯材３１０のノズル板１５側（－Ｚ方向側）の端面に、シール部材４０としての多孔質樹脂６４０を接着剤６２（接着性樹脂の一例）により接着（接合）したものである。ここで、多孔質樹脂６４０と接着剤６２との界面が、多孔質樹脂６４０の芯材３１０との接合面である。多孔質樹脂６４０は、母材樹脂７６の内部に独立孔７４を含む。本実施形態の多孔質樹脂６４０は、独立孔７４の径を略一定として、その占有率を単位体積当たりの独立孔７４の数としてその分布を持たせている。ノズル１４を中心とした中心部７３から外周部７５に向かい孔占有率が高くなる構造である。占有率は、単位体積当たりの独立孔７４の数で定量化することができる。

【0087】

第５の実施形態の多孔質樹脂６３０のように独立孔７４の直径を位置に応じて変化させた場合、中心部７３から外周部７５に向かっての独立孔７４の体積占有率の上昇が連続的ではない。第５の実施形態の多孔質樹脂６３０は、独立孔７４の大きさを中心部７３から外周部７５に向かって段階的に大きくすることで、段階的に独立孔７４の体積占有率を大きくしていく。また、独立孔の大きさが大きい外周部では、独立孔がある位置、独立孔が無い位置が存在してしまう。この局所的な独立孔の無い位置では、独立孔の占有率が高い外周部とはいえ局所的な低孔占有率領域が発生してしまう。局所的にも低孔占有率領域ではノズル板１５への追従性や材料変形の応答性が低下する。孔占有率は中心部から外周部に向かって連続的に増加することが望ましい。

【0088】

本実施形態にかかる液体吐出ヘッド３０の多孔質樹脂６４０は、多孔質樹脂の母体樹脂７６に対する独立孔７４の体積占有率が、ノズル１４の中心から外周方向に向かって上昇する分布を有することを特徴とする。さらに、独立孔７４を略一定の大きさとし、その単位体積あたりの数を中心部７３から外周部７５に向かって増加させることで、前述の体積占有率を形成することができる。換言すると、中心部７３における独立孔７４の単位体積あたりの数が、外周部７５における独立孔７４の数よりも少なくすることで、前述の体積占有率の分布を形成することができる。また、独立孔７４の大きさを十分に小さくすることで、中心部７３から外周部７５に向けての体積占有率の分布は連続的に変化する。

【0089】

本実施形態では、独立孔の径が略一定であり、独立孔の占有率が外周部に向かって連続的に増加する構造とした。この構造により外周部に向かって追従能力が連続的に増加し、ノズル板１５の傾斜に対する追従性も高まる。

【0090】

表１は、比較例と第１～６の実施形態の各課題への効果について説明する表である。

【0091】

【表1】

【0092】

有効性が低い方から×、○、◎の順で示している。

【0093】

表１に記載する効果の検証方法について、以下に詳述する。

【0094】

＜摩耗評価＞
第１～第６の実施形態，比較例の開閉弁を用いて、摩耗試験を実施した。各実施形態および比較例の開閉弁を用いて図４に示す液体吐出モジュール３０を作成し、開閉弁の開閉動作を２００万回繰り返す耐久試験を行った。耐久試験後に開閉弁を閉鎖した液体吐出モジュールに塗料を注入・圧力を印可し、ノズルから塗料が漏れるかを目視判断した。塗料の漏れが確認できた場合を×とし、塗料の漏れが確認できない場合を〇とした。表１に示す通り、いずれの実施形態（第１～第６実施形態）においても摩耗評価の結果は良好（○）であり、比較例に対して耐摩耗性が向上していることが分かる。

【0095】

＜塑性変形評価＞
第１～第６の実施形態，比較例の開閉弁を用いて、第２の実施形態で説明した圧縮永久歪を評価する方法を用いて、塑性変形評価を行った。圧縮永久歪量が初期厚さの３％以下の結果を〇とし、３％より大きい結果を×とした。塑性変形評価が〇である第２～第６の実施例は、液体吐出モジュールとして吐出流量の経時変化が低減されていることが確認できた。

【0096】

＜固定評価＞
第１～第６の実施形態，比較例の開閉弁を用いて、第３の実施形態で説明したシール部材と芯材との接着力を測定する方法を用いて、固定評価を行った。２００万回の繰り返し押圧までの間に、接着剤が完全にはがれた場合に×を、２００万回押圧後に接着剤のはがれた幅が接着幅に対し０．５%以下の場合を〇、剥がれの発生箇所が確認されない場合を◎とした。

【0097】

いずれの実施形態（第１～第６）においても、固定評価は良好な結果であり、液体吐出モジュールの耐久性が向上することが分かった。さらに第３～第６実施形態においては、さらに耐久性が向上していることがわかった。

【0098】

＜傾斜対応評価＞
第１～第６の実施形態，比較例の開閉弁を用いて、第５の実施形態で説明したノズル板傾斜に対する追従性の評価方法を用いて、傾斜対応を評価した。
傾斜角０．５度，加重１．５Nの条件でエア流量がゼロの場合を○、ゼロを超える場合を×とした。第５および第６の実施形態は、ノズルの傾斜に対して高い追従性を有し、ノズルの傾斜に対応することができる開閉弁であることが分かった。

【0099】

＜多孔質樹脂の製造方法＞
次に、多孔質樹脂の製造例について説明する。多孔質材の製造方法として、発泡ローラで採用されている製造方法を応用した。未加硫未発泡原材料組成物と未反応物質を混合、混練し成形した後、加熱処理をすることで発泡加硫させ発泡体を作製する。その後、発泡体を水中に浸漬し未反応物質が溶解し除去される。未反応物質が除去されることで、未反応物質が存在した箇所が孔となり発泡体が製造される。発泡ローラの場合、平均セル径は１００ｕｍ、平均セル数は５０個／ｍｍ＾２である。この製造方法では未反応物質の外径・含有量を調整することで孔分布の制御が可能であるため、本発明での提案する構造が実現可能となる。詳細は、特許文献２（特開２００７－１７０５７９）に記載があるのでここでは割愛する。

【0100】

図２６は、多孔質樹脂の製造方法の第２の例について説明する図である。多孔質材の製造方法として、中空構造体の製造方法を応用した。この方法は、図２６（ａ）図２６（ｂ）に示すような凹部５２０を持つ基板５００上に可塑性材料５３０を塗布（図２６（ｃ））、減圧し凹部気体５７０が膨張することで中空構造体５６０を形成（図２６（ｄ））する。基板の凹部寸法や配置により、孔を高さｈ５～７５０ｕｍ、ピッチｗ５～１５０ｕｍ、隔壁厚さｔを０．１～３ｕｍと制御することが可能である。この方法を応用し孔サイズや配置を制御することで、第３の変形例のような材料内で外周部に向かって孔径が増加する構造を製造することが出来る。詳細は、特許文献３（特許第５４０７４５８号）に記載があるのでここでは割愛する。

【0101】

次に、以上で説明した液体吐出ヘッド３０を備えた液体吐出装置について説明する。

【0102】

（第７の実施形態）
＜液体吐出装置＞
図２７は、第７の実施形態である液体吐出装置１１０の全体概略構成図である。図２７（ａ）は液体吐出装置の側面図、図２７（ｂ）は同装置の平面図である。液体吐出装置１１０は、対象物の一例である液体付与対象５１０に対向して設置されている。液体吐出装置１１０は、Ｘ軸レール１０１と、このＸ軸レール１０１と交差するＹ軸レール１０２と、Ｘ軸レール１０１及びＹ軸レール１０２と交差するＺ軸レール１０３を備える。特に、本実施形態においては、各レール１０１，１０２，１０３は互いに直交する方向に延在する。

【0103】

Ｙ軸レール１０２は、Ｘ軸レール１０１がＹ軸方向に移動可能なようにＸ軸レール１０１を保持する。また、Ｘ軸レール１０１は、Ｚ軸レール１０３がＸ軸方向に移動可能なようにＺ軸レール１０３を保持する。そして、Ｚ軸レール１０３は、キャリッジ１がＺ軸方向に移動可能なようにキャリッジ１を保持する。

【0104】

液体吐出装置１１０は、キャリッジ１をＺ軸レール１０３に沿ってＺ軸方向に動かす第１のＺ方向駆動部９２と、Ｚ軸レール１０３をＸ軸レール１０１に沿ってＸ軸方向に動かすＸ方向駆動部１７２を備える。また、液体吐出装置１１０は、Ｘ軸レール１０１をＹ軸レール１０２に沿ってＹ軸方向に動かすＹ方向駆動部８２を備える。さらに、液体吐出装置１１０は、キャリッジ１に対してヘッド保持体１７０（ヘッドを保持する手段の一例）をＺ軸方向に動かす第２のＺ方向駆動部９３を備える。

【0105】

前述した液体吐出ヘッド１０は、液体吐出ヘッド１０のノズル１４が液体付与対象５１０に対向するようにヘッド保持体１７０に取り付けられる。このように構成された液体吐出装置１１０は、キャリッジ１をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の方向に動かしながら、ヘッド保持体１７０に取り付けられた液体吐出ヘッド１０から液体付与対象５１０に向けて液体の一例であるインクを吐出し、液体付与対象５１０に描画を行う。

【0106】

（第８の実施形態）
＜車両塗装装置＞
次に、第８の実施形態として、液体吐出装置の別の実施例である車両塗装装置のインクジェットプリンタ２０１の構成について、図２８～図３１を参照して説明する。図２８は、第８の実施形態に係る液体吐出装置の一例としてのインクジェットプリンタ２０１の構成を示す構成図である。図２９は、液体付与対象である自動車Ｍに対する図２８に示すインクジェットプリンタ２０１の配置例を示す説明図である。図３０は、液体付与対象である自動車Ｍに対する図２８に示すインクジェットプリンタ２０１の他の配置例を示す説明図である。図３１は、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である。図３１（ａ）は、インクジェットプリンタ２０１で球面に画像をプリントした場合の説明図、図３１（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、図３１（ｃ）は、球面にインクジェットプリンタ２０１で四角形を連続してプリントした場合の説明図である。

【0107】

図２８に示されるように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ２０１は、プリントヘッド２０２と、Ｘ－Ｙテーブル２０３と、カメラ２０４と、制御部２０９と、駆動部２１１などを備えている。

【0108】

プリントヘッド２０２は、被塗装物（液体付与対象）Ｍの被塗装面に向けてインク（液体）を吐出するインクジェット方式の液体吐出ヘッドである。なお、ここでいう「インク」には「塗料」も含まれるものとする。プリントヘッド２０２は、複数の弁型ノズルを備え、インクは各弁型ノズルからプリントヘッド２０２の吐出面とは垂直な方向に吐出される。すなわち、プリントヘッド２０２のインクの吐出面は、Ｘ－Ｙテーブル２０３の移動によって形成されるＸＹ平面と平行であり、各弁型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、各弁型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。各弁型ノズルは、それぞれ所定の色のインクタンクと連結されている。また、インクタンクが加圧装置によって加圧されていることにより、各弁型ノズルと被塗装物Ｍのプリント対象面との距離が２０ｃｍ程度であれば、問題なく各弁型ノズルからインクドットをプリント対象面に吐出することができる。

【0109】

Ｘ－Ｙテーブル２０３（ヘッドを保持する手段の一例）は、プリントヘッド２０２及びカメラ２０４を保持し互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動させる機構を備えている。具体的に、Ｘ－Ｙテーブル２０３は、プリントヘッド２０２及び後述のカメラ２０４を保持するスライダをＸ方向に移動させるＸ軸移動機構２０５と、Ｘ軸移動機構２０５を２つのアームで保持しつつＹ方向に移動させるＹ軸移動機構２０６とを備えている。また、Ｙ軸移動機構２０６にはシャフト２０７が設けられており、このシャフト２０７をロボットアーム２０８が保持して駆動することにより、プリントヘッド２０２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。例えば、被塗装物Ｍが自動車である場合、ロボットアーム２０８は、プリントヘッド２０２を図２９に示されるような自動車の上部あるいは図３０に示されるような自動車の横位置などに配置できる。なお、ロボットアーム２０８の動作は、予め制御部２０９に格納されたプログラムに基づいて制御される。

【0110】

カメラ２０４は、被塗装物Ｍのプリント対象面を撮影するデジタルカメラなどの撮像手段である。カメラ２０４は、Ｘ軸移動機構２０５及びＹ軸移動機構２０６によってＸ方向及びＹ方向に移動しながら被塗装物Ｍのプリント対象面の所定の範囲を一定の微小な間隔で撮影する。カメラ２０４のレンズ及び解像度などの仕様は、プリント対象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ように適宜選択される。カメラ２０４によるプリント対象面の複数の細分割画像の撮影は、後述の制御部２０９によって連続的、かつ、自動的に行われる。

【0111】

制御部２０９は、カメラ２０４によって撮影された画像を編集する画像編集ソフトウエアＳと予め設定された制御プログラムに基づいてＸ－Ｙテーブル２０３を動作させてプリントヘッド２０２のプリント動作（インク吐出動作）を制御する。制御部２０９は、いわゆるマイクロコンピュータによって構成され、各種のプログラム及び撮影済みの画像のデータのほかプリントすべき画像のデータなど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などの入力装置、必要に応じてＤＶＤプレイヤーなどを備えている。さらに、制御部２０９は、モニタ２１０を備えている。モニタ２１０は、制御部２０９への入力情報や制御部２０９による処理結果などを表示する。

【0112】

制御部２０９は、カメラ２０４によって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、被塗装物Ｍの平面でないプリント対象面を平面に投影された合成プリント面として生成する。また、制御部２０９は、既にプリント対象面にプリントされた画像に対して連続するようにプリントされる描画対象画像を、合成プリント面に重ね、描画対象画像がプリント済み画像の縁端部と連続するように編集を行い、描画対象編集画像を生成する。例えば、図３１（ｃ）に示した描画対象画像であるプリント画像２５２ｂについて、隣接するプリント画像２５２ａとの間に非プリント領域２５３が形成されないようにプリント画像２５２ｂを合成プリント面に整合するように編集することにより、描画対象編集画像を生成する。そして、生成された描画対象編集画像に基づいてプリントヘッド２０２からプリント対象面にインクが吐出されることにより、新しい画像がプリント済みの画像との間に隙間を生じることなくプリントされる。なお、カメラ２０４による複数の細分割画像の撮影及びプリントヘッド２０２の各ノズルからのインクの吐出によるプリントの動作は、制御部２０９によって動作制御された駆動部２１１によって行われる。

【0113】

図３１（ａ）においては、球状物の液体付与対象２５１の球面状の表面にインクジェットノズルによって二次元の四角形を形成するような場合に、ノズルヘッド２５０に搭載された各インクジェットノズルから噴射されるインクの吐出方向が図示されている。図３１（ｂ）においては、ノズルヘッド２５０に搭載された各インクジェットノズルから噴射されるインクはノズルヘッド２５０に対して垂直方向に吐出されるので、液体付与対象２５１の表面にプリントされたプリント画像２５２ａが、周辺が歪んだ形状の四角形となることが図示されている。

【0114】

（第９の実施形態）
＜電極製造装置＞
次に、塗布装置の別の例として、図３２を用いて電極製造装置への適用例を説明する。図３２は、電極製造装置の一例を示す説明図である。

【0115】

電極製造装置８００は、上述のヘッド１００を用いて液体組成物を吐出することで電極材料を有する層を有する電極を製造する装置である。

【0116】

ヘッド１００からの液体組成物の吐出により、対象物上に液体組成物を付与して、液体組成物層を形成することができる。この場合の対象物としては、電極材料を有する層を形成する対象であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、電極基体（集電体）や活物質層、固体電極材料を有する層などが挙げられる。また、対象物への液体組成物の付与は、対象物に対して電極材料を有する層を形成することが可能であれば、直接液体組成物を吐出することで電極材料を有する層を形成する構成であってもよく、間接的に液体組成物を吐出することで電極材料を有する層を形成する構成であってもよい。

【0117】

電極製造装置におけるその他の構成としては、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、加熱手段などが挙げられる。加熱手段は、ヘッド１００により吐出された液体組成物を加熱する手段である。加熱により液体組成物層を乾燥させることができる。

【0118】

図３２は、電極製造装置の一例として、電極基体（集電体）上に活物質を含む電極合材層を形成する構成を示している。

【0119】

電極製造装置８００は、対象物を有する印刷基材Ｗ上に、液体組成物を付与して液体組成物層を形成する工程を含む吐出工程部８０１と、液体組成物層を加熱して電極合材層を得る加熱工程を含む加熱工程部８０２を備える。

【0120】

電極製造装置８００は、印刷基材Ｗを搬送する搬送部８０３，８０４を備え、搬送部８０３，８０４は、吐出工程部８０１、加熱工程部８０２の順に印刷基材Wをあらかじめ設定された速度で搬送する。活物質層などの対象物を有する印刷基材Wの製造方法としては、特に制限はなく、公知の方法を適宜選択することができる。

【0121】

吐出工程部８０１は、印刷基材Ｗ上に液体組成物を付与する付与工程を実現する印刷装置８１１と、液体組成物を収容する収容容器８１２と、収容容器８１２に貯留された液体組成物を印刷装置８１１に供給する供給チューブ８１３を備える。印刷装置８１１は、上述のヘッド１００（液体吐出ヘッドに対応）を少なくとも１つ備えている。印刷装置８１１は、ヘッド１００を保持する手段を有する。

【0122】

収容容器８１２は、液体組成物１０Ｂを収容し、吐出工程部８０１は、印刷装置８１１に備えたヘッド１００（液体吐出ヘッドに対応）から液体組成物を吐出して、印刷基材Ｗ上に液体組成物１０Ｂを付与して液体組成物層を薄膜状に形成する。なお、収容容器８１２は、電極製造装置８００と一体化した構成であってもよいが、電極製造装置８００から取り外し可能な構成であってもよい。また、電極製造装置８００と一体化した収容容器８１２や電極製造装置８００から取り外し可能な収容容器８１２に添加するために用いられる容器であってもよい。

【0123】

収容容器８１２や供給チューブ８１３は、液体組成物１０Ｂを安定して貯蔵および供給できるものであれば任意に選択可能である。

【0124】

加熱工程部８０２は、加熱装置８２１を備え、液体組成物層に残存する溶媒を、加熱装置８２１により加熱して乾燥させて除去する溶媒除去工程を含む。これにより電極合材層を形成することができる。加熱工程部８０２は、溶媒除去工程を減圧下で実施してもよい。

【0125】

加熱装置８２１としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、基板加熱、ＩＲヒータ、温風ヒータなどが挙げられ、これらを組み合わせてもよい。また、加熱温度や時間に関しては、液体組成物１０Ｂに含まれる溶媒の沸点や形成膜厚に応じて適宜選択可能である。

【0126】

上記のようにして形成される電極合材層は、例えば、電気化学素子の構成の一部として、好適に用いることができる。電気化学素子における電極合材層以外の構成としては、特に制限はなく、公知のものを適宜選択することができ、例えば、正極、負極、セパレータなどが挙げられる。

【0127】

なお、実施形態に係るヘッドユニットは、車体塗装システムや電極製造装置に限定されるものではなく、用紙等の記録媒体に画像を形成する画像形成装置等であってもよい。

【0128】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

【0129】

本発明において、「液体吐出装置」は、液体吐出ヘッドを備え、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。液体吐出装置には、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。

【0130】

また、「液体吐出装置」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。

【0131】

例えば、「液体吐出装置」として、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、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。

【0132】

また、「液体吐出装置」は、吐出された液体によって文字、図形など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などを形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

【0133】

上記「液体が付着可能なもの」とは、前述した液体付与対象のことであり、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。

【0134】

また、「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、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

【0135】

また、「液体吐出装置」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。

【0136】

また、「液体吐出装置」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。

【0137】

以上説明したように、本発明の態様の一例は以下の通りである。

【0138】

＜１＞
本実施形態にかかる液体吐出ヘッド１０は、液体を吐出する吐出口１４を有する吐出口形成部材と、前記吐出口形成部材と当接する位置と離間する位置とに移動可能であり、前記吐出口を開閉する開閉弁３１と、を備え、前記開閉弁は、前記吐出口形成部材に当接し前記吐出口を閉鎖する弾性部材（シール部材）４０を有し、前記弾性部材（シール部材）４０は多孔質樹脂６００であることを特徴とする。これにより、シール部材４０の弾性率が低下し、シール部材４０の摩耗が抑制される。また、多孔質樹脂６００によりポアソン比が低減され、接合面に水平の方向への形状変形量が低減し、接着剤６２による芯材３１０との固定が可能となる。

【0139】

＜２＞
本実施形態にかかる液体吐出ヘッド１０は、前記多孔質樹脂６１０に含まれる複数の孔は、独立孔７４を含むことを特徴とする＜１＞に記載の液体吐出ヘッドである。これにより、独立孔７４に充填されたガスの復元力により塑性変形の抑制ができる。塑性変形が少ないことで、インク吐出量が継続的に安定する。インク吐出量が安定した液体吐出ヘッドを提供できる。

【0140】

＜３＞
本実施形態にかかる液体吐出ヘッド１０は、前記開閉弁３１は、前記多孔質樹脂６２０と接合され、前記多孔質樹脂６２０を支持する芯材３１０を備え、前記複数の孔７８は、前記芯材３１０との接合面に開口する開口孔７８を含み、前記開口孔７８の少なくとも一部に接着性樹脂６２が充填されることを特徴とする＜１＞～＜２＞に記載の液体吐出ヘッド。これにより、開口孔７８のアンカー効果により芯材３１０との接着が強硬なものとなり、さらに、吐出量の安定性を維持できる液体吐出ヘッドを提供できる。

【0141】

＜４＞
本実施形態にかかる液体吐出ヘッド１０は、前記開口孔の深さ８９は、前記開口孔８８の前記接合面における開口直径８７よりも大きいことを特徴とする＜３＞に記載の液体吐出ヘッドである。これによりさらなるアンカー効果向上できる。また、開口孔８８の深さを適切に設計することで、弾性率制御も可能となり、さらなる吐出量の安定性を維持できる。

【0142】

＜５＞
本実施形態にかかる液体吐出ヘッド１０の前記多孔質樹脂６３０は、前記多孔質樹脂の母体樹脂７６に対する前記孔７４の体積占有率が、前記開閉弁３１の移動する方向（Ｚ方向）に垂直な方向（Ｘ方向もしくはＹ方向）において、前記吐出口１４の中心に対応する中心部７３から前記弾性部材の外周７５方向に向かって上昇する分布を有することを特徴とする＜１＞～＜４＞に記載の液体吐出ヘッドである。これにより、ノズル板１５の製造による平行度ずれが生じた場合においても、インク吐出量の安定性を維持できる。

【0143】

＜６＞
本実施形態にかかる液体吐出ヘッド１０は、前記中心部７３の前記孔７４の径は、前記開閉弁３１の移動する方向（Ｚ方向）に垂直な方向（Ｘ方向もしくはＹ方向）において、前記弾性部材６３０の外周７５側の前記孔７４の径よりも小さいことを特徴とする＜５＞に記載の液体吐出ヘッドである。これにより、孔７４の体積占有率の分布を形成でき、追従性を要求される外周部の弾力性を低下させことができる。ノズル板１５を変形させることなく安定したインク吐出量を維持できる。

【0144】

＜７＞
本実施形態にかかる液体吐出ヘッド１０は、前記中心部７３における前記多孔質樹脂６４０の単位体積あたりの前記孔７４の数は、前記開閉弁３１の移動する方向（Ｚ方向）に垂直な方向（Ｘ方向もしくはＹ方向）において、前記弾性部材６４０の外周７５側における前記多孔質樹脂６４０の単位体積あたりの前記孔７４の数より少ないことを特徴とする＜５＞に記載の液体吐出ヘッドである。これにより、体積占有率の分布が連続的になり、弾性率も連続的に変化する。ノズル板１５の非平行性に対する追従性がさらに向上する。インク吐出量の安定性を維持できる。

【0145】

＜８＞
本実施形態にかかる液体吐出装置は、＜１＞～＜７＞に記載の液体吐出ヘッド１０と液体吐出ヘッド３０を保持する手段を有することを特徴とする。これにより、安定した吐出量を維持できる液体吐出装置を提供できる。

【符号の説明】

【0146】

１０ 液体吐出ヘッド
１４ ノズル（吐出口の一例）
１５ ノズル板
３０ 液体吐出モジュール
３１ 開閉弁
４０ シール部材（弾性部材の一例）
７４ 独立孔
６２ 接着性樹脂（接着剤）
７６ 母体樹脂
７３ 中心部付近
７５ 外周部
７８ 開口孔
８７ 開口孔の直径
８８ 縦長の開口孔
８９ 開口孔の深さ
３１０ 芯材
６００ 多孔質樹脂
６１０ 独立孔を備える多孔質樹脂
６２０ 開口孔を有する多孔質樹脂
６３０ 孔の体積占有率の分布を有する多孔質樹脂
６４０ 単位体積あたりの孔数の分布を有する多孔質樹脂
６５０ 縦長の開口孔を有する多孔質樹脂

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】