特許 7557170 液体噴射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-18

(45)【発行日】2024-09-27

(54)【発明の名称】液体噴射装置

(51)【国際特許分類】

   B05B 17/06 20060101AFI20240919BHJP

   B41J 2/04 20060101ALI20240919BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20240919BHJP

【ＦＩ】

B05B17/06

B41J2/04

B41J2/14 305

B41J2/14 613

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021007152

(22)【出願日】2021-01-20

(65)【公開番号】P2022111611

(43)【公開日】2022-08-01

【審査請求日】2023-09-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095452

【弁理士】

【氏名又は名称】石井 博樹

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸 毅

(72)【発明者】

【氏名】関野 博一

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 祐司

【審査官】吉田 昌弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０７９４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１０１４９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｂ １７／０６

Ｂ４１Ｊ ２／０４

Ｂ４１Ｊ ２／１４

Ｆ０４Ｂ ４３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を噴射するノズルに前記液体を送る流路と、
前記液体を前記流路内に押し出す加圧部と、
前記ノズルの上流において前記流路に隣接して設けられ、前記液体に振動を加える圧電素子と、
前記圧電素子の第１面と前記流路との間に設けられて前記流路を隔離する振動板と、
前記圧電素子の前記第１面とは反対側の第２面に配置され、前記圧電素子の前記第１面とは逆方向への厚み振動を規制する規制部と、を備え、
前記規制部と前記圧電素子の第２面との間には充填層が在り、
前記規制部は金属材又はセラミック材で形成され、
前記充填層は前記規制部の材料より曲げ剛性の小さい樹脂材で形成される、
ことを特徴とする液体噴射装置。

【請求項2】

請求項１に記載の液体噴射装置において、
前記圧電素子の駆動周波数は１００kHz以上である、
ことを特徴とする液体噴射装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の液体噴射装置において、
前記規制部は前記圧電素子の第２面の全面を覆うように配置される、
ことを特徴とする液体噴射装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の液体噴射装置において、
前記振動板の厚みは前記圧電素子の厚みより薄い、
ことを特徴とする液体噴射装置。

【請求項5】

請求項４に記載の液体噴射装置において、
前記振動板の厚みは1mm以下である、
ことを特徴とする液体噴射装置。

【請求項6】

請求項４又は５に記載の液体噴射装置において、
前記圧電素子の厚みは1mm以下である、
ことを特徴とする液体噴射装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の液体噴射装置において、
前記圧電素子の厚み方向に直交する面内における少なくとも一部の長さは、前記圧電素子の厚みの５倍以上である、
ことを特徴とする液体噴射装置。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載の液体噴射装置において、
前記規制部は前記充填層側となる裏面から表面につながる貫通孔を有する、
ことを特徴とする液体噴射装置。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１項に記載の液体噴射装置において、
前記加圧部と前記圧電素子の動作を制御する制御部を備え、
前記制御部の前記制御により前記ノズルから吐出された液体が連続流から液滴に分裂するまでの距離は１０ｍｍ以下である、
ことを特徴とする液体噴射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歯等の対象物に向かって液体を高圧で噴射して衝突させ、前記対象物の洗浄、剥離、削り等を行う歯科治療装置等の液体噴射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の液体噴射装置の一例として、特許文献１および２に記載のものがある。この文献には、噴射される高圧水の連続流を液滴化して衝撃力を高め、その液滴を対象物に衝突させることで対象物の切断や洗浄を行うウォータージェット用ノズル及び超音波ウォータージェット装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平２－１４５２９６公報

【文献】特表２００７－５２３７５１公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

超音波ウォーター装置を例えばう蝕除去や歯石除去等の歯科治療に応用する場合は、通常の用途と比べて液体の噴射速度が十分に高速であり、かつ、液滴化距離も噴射ノズルから近くする必要がある。しかしながら、特許文献１に記載のウォータージェット装置は、圧電素子の流路とは反対側の面が自由となっているため、高速噴射時の液滴化に必要な圧電素子の高周波駆動を行う場合には前記圧電素子から液体に振動を十分に伝えることができず、液滴化距離を短くすることが難しいという課題がある。
また、特許文献２に記載の発明は、長いプローブ部を振動させるため、その質量から高周波化が困難である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するため、本発明に係る液体噴射装置は、液体を噴射するノズルに前記液体を送る流路と、前記液体を前記流路内に押し出す加圧部と、前記ノズルの上流において前記流路に隣接して設けられ、前記液体に振動を加える圧電素子と、前記圧電素子の第１面と前記流路との間に設けられて前記流路を隔離する振動板と、前記圧電素子の前記第１面とは反対側の第２面に配置され、前記圧電素子の前記第１面とは逆方向への厚み振動を規制する規制部とを備えることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本発明の実施形態１に係る液体噴射装置の全体概略構成図。

【図2】同実施形態１の要部概略断面図。

【図3】同実施形態１の効果を説明するための要部概略断面図。

【図4】本発明の実施形態２に係る液体噴射装置の要部概略断面図。

【図5】本発明の実施形態３に係る液体噴射装置の要部概略断面図。

【図6】同実施形態３の効果を説明するための要部概略断面図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明について先ず概略的に説明する。
上記課題を解決するため、本発明に係る液体噴射装置の第１の態様は、液体を噴射するノズルに前記液体を送る流路と、前記液体を前記流路内に押し出す加圧部と、前記ノズルの上流において前記流路に隣接して設けられ、前記液体に振動を加える圧電素子と、前記圧電素子の第１面と前記流路との間に設けられて前記流路を隔離する振動板と、前記圧電素子の前記第１面とは反対側の第２面に配置され、前記圧電素子の前記第１面とは逆方向への厚み振動を規制する規制部とを備えることを特徴とする。

【0008】

本態様によれば、前記規制部によって前記圧電素子の前記第１面とは逆方向への厚み振動が規制されるので、高周波駆動時の微小変位でも前記振動板に対して前記変位を効率的に伝えることができる。即ち、前記圧電素子の前記第１面から前記振動板に向かう方向への厚み振動を前記振動板に効率的に伝えることができる。これにより、前記ノズルの上流において前記流路を流通する液体を効率的に加振でき、高速噴射時であっても液滴化距離を短くすることができる。

【0009】

本発明の第２の態様に係る液体噴射装置は、第１の態様において、前記圧電素子の駆動周波数は１００kHz以上である、ことを特徴とする。

【0010】

本態様によれば、前記圧電素子の駆動周波数は１００kHz以上であるので、表面張力によって自然に液滴化する距離よりも液滴化距離を効果的に短くすることができる。

【0011】

本発明の第３の態様に係る液体噴射装置は、第１の態様又は第２の態様において、前記規制部は前記圧電素子の第２面の全面を覆うように配置されることを特徴とする。

【0012】

本態様によれば、前記規制部は前記圧電素子の第２面の全面を覆うように配置されるので、前記圧電素子の前記第１面から前記振動板に向かう方向への厚み振動を前記振動板に一層効率的に伝えることができる。

【0013】

本発明の第４の態様に係る液体噴射装置は、第１の態様から第３の態様のいずれか一つの態様において、前記振動板の厚みは前記圧電素子の厚みより薄いことを特徴とする。

【0014】

本態様によれば、前記振動板の厚みは前記圧電素子の厚みより薄いので、前記振動板は前記圧電素子の振動による変形が容易な構造にすることが容易となり、前記厚み振動を前記振動板に効率的に伝えることが可能となる。前記振動板の厚みは前記圧電素子の厚みの１／２以下が望ましい。

【0015】

本発明の第５の態様に係る液体噴射装置は、第４の態様において、前記振動板の厚みは1mm以下であることを特徴とする。

【0016】

本態様によれば、前記振動板の厚みは1mm以下であるので、前記圧電素子の振動による前記振動板の変形が一層容易な構造にすること可能となる。

【0017】

本発明の第６の態様に係る液体噴射装置は、第４の態様又は第５の態様において、前記圧電素子の厚みは1mm以下であることを特徴とする。

【0018】

本態様によれば、前記圧電素子の厚みは1mm以下であるので、圧電素子の片面が前記規制部によって固定されている状態でも、高い周波数での駆動が可能である。

【0019】

本発明の第７の態様に係る液体噴射装置は、第１の態様から第６の態様のいずれか一つの態様において、前記圧電素子の厚み方向に直交する方向における少なくとも一部の長さは、前記圧電素子の厚みの５倍以上であることを特徴とする。

【0020】

本態様によれば、前記圧電素子の厚み方向に直交する方向における少なくとも一部の長さは、前記圧電素子の厚みの５倍以上である。これにより、前記圧電素子の形状が薄く且つ広くなり前記振動板に対する駆動面積を大きく確保することができる。更に、前記圧電素子の振動モードが厚み方向の振動に限定され、安定した高い周波数で前記振動板を振動させることが可能となる。

【0021】

本発明の第８の態様に係る液体噴射装置は、第１の態様から第７の態様のいずれか一つの態様において、前記規制部と前記圧電素子の第２面との間には充填層が在ることを特徴とする。
ここで、「充填層」とは、規制部と圧電素子の第２面の両方に密着している層を意味する。

【0022】

本態様によれば、前記規制部と前記圧電素子の第２面との間には充填層が在る。即ち、前記充填層が前記規制部と前記圧電素子の第２面の両方に密着して存在するので、前記規制部による前記圧電素子の前記第１面とは逆方向への厚み振動を効果的に規制することができる。

【0023】

本発明の第９の態様に係る液体噴射装置は、第８の態様において、前記規制部は金属材又はセラミック材で形成され、前記充填層は前記規制部の材料より曲げ剛性の小さい樹脂材で形成されることを特徴とする。

【0024】

本態様によれば、前記充填層は前記規制部の材料より曲げ剛性の小さい樹脂材で形成されるので、樹脂材より成る前記充填層には圧縮応力のみがかかることになり、以って前記規制部による前記圧電素子の前記第１面とは逆方向への厚み振動を効果的に規制することができる。

【0025】

本発明の第１０の態様に係る液体噴射装置は、第８の態様又は第９の態様において、前記規制部は前記充填層側となる裏面から表面につながる貫通孔を有することを特徴とする。

【0026】

本態様によれば、前記規制部は前記充填層側となる裏面から表面につながる貫通孔を有する。これにより、前記充填層の材料を溶融状態で充填場所に流し込んだ後に前記規制部を押し付けることで、余分な前記材料は前記貫通孔から流出させることができる。従って、密着状態の良い充填層の設置を容易に行うことができる。

【0027】

本発明の第１１の態様に係る液体噴射装置は、第１の態様から第１０の態様のいずれか一つの態様において、前記加圧部と前記圧電素子の動作を制御する制御部を備え、前記制御部の前記制御により前記ノズルから吐出された液体が連続流から液滴に分裂するまでの距離は１０ｍｍ以下である、ことを特徴とする。

【0028】

本態様によれば、液滴化距離が１０ｍｍ以下であるので、歯科治療における口腔内のような狭い場所で用いる液体噴射装置を実現することができる。

【0029】

[実施形態１]
以下に、本発明の実施形態１に係る液体噴射装置について、図１から図３に基づいて詳細に説明する。ここでは、液体噴射装置１は、歯科治療装置であるとして説明する。
以下の説明においては、互いに直交する３つの軸を、各図に示すように、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とする。Ｚ軸方向は、鉛直方向に相当する。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、水平方向に相当する。

【0030】

図１に示したように、本実施形態に係る液体噴射装置１は、液体５を噴射するノズル７に液体５を送る流路３と、液体５を流路３内に押し出す加圧部９と、ノズル７の上流において流路３に隣接して設けられ、液体５に振動を加える圧電素子１１と、圧電素子１１の第１面１３と流路３との間に設けられて流路３を隔離する振動板１５とを備える。
また、圧電素子１１の第１面１３とは反対側の第２面１７に配置され、圧電素子１１の第１面１３とは逆方向１９（＋Ｚ軸方向）への厚み振動を規制する規制部２１を備える。尚、厚み振動の方向はＺ軸方向に限らないことは勿論である。即ち、圧電素子１１をＸＹ平面以外に配置してもよい。
更に、加圧部９と圧電素子１１の動作を制御する制御部２３を備える。

【0031】

具体的には、本実施形態に係る液体噴射装置１は、ノズル７を有するヘッド部２と、噴射する液体５を貯留するタンク４と、加圧部９とタンク４とをつなぐ流路３を成す液体吸引チューブ６と、送液ポンプ９とヘッド部２とをつなぐ同じく流路３を成す送液チューブ８とを備える。ヘッド部２と制御部２３は駆動信号線１０でつながっている。また、送液ポンプ９と制御部２３は制御信号線１２でつながっている。

【0032】

図２に示したように、ヘッド部２は、液体室１６を有する。液体室１６はノズル７につながっており、液体室１６の内部に導かれた液体５は、ノズル７の噴出口２２から高速の噴射流体ｂ（図１）として噴射される。このノズル７は噴射口２２の先に円錐形状の囲い部３４を備えている。液体室１６は、ノズル７が形成される流路部材１８と、ダイアフラムである振動板１５と、振動板１５と流路部材１８の間に位置する中間部材２０とで囲われることで形成されている。液体室１６内の液体５は、振動板１５が振動することで振動板１５が振動する方向（－Ｚ軸方向）に位置するノズル７から噴射される。
また、ヘッド部２は把持部１４を有している。使用者は、把持部１４を握ってヘッド部２を図示を省く液体噴射対象物に対して移動させる。

【0033】

以下、液体噴射装置の各構成要素について詳しく説明する。
＜流路、加圧部＞
図２に示したように、本実施形態では、把持部１４の内部にも流路３が形成され、送液チューブ８は把持部１４内の流路３につながっている。把持部１４内の流路３は流路部材１８に形成される導入流路２４を介して液体室１６につながっている。導入流路２４は把持部１４内の流路３より小径に形成されている。
本実施形態では、流路３は、液体吸引チューブ６の内部、送液チューブ８の内部、把持部１４の内部、流路部材１８の導入流路２４、及び液体室１６の全体によって構成されている。
尚、ここでは流路部材１８と把持部１４は一体成形により形成されているが、これに限定されず、流路部材１８と把持部１４は別体で作ったものを一体に組み付けてもよい。
加圧部９は、本実施形態では、送液ポンプ９（「加圧部」と同じ符号を用いる）によって構成されている。

【0034】

＜振動板＞
図２に示したように、振動板１５は、金属薄膜で作られている。振動板１５は、後述する圧電素子１１の第１面１３と流路３のうちの液体室１６を成す部分との間に設けられて、液体室１６を隔離するように構成されている。即ち、振動板１５は、液体室１６を構成する内面の内、流路部材１８に設けられるノズル７と対向して離間した位置に配置されている。振動板１５の形状は、ここでは平面視で円板形状である。
具体的には、流路部材１８のノズル７の位置を液体室１６の内部とする位置にリング形状の中間部材２０が配置され、振動板１５はその周縁部が中間部材２０に接着固定されている。これにより上記したように、液体室１６が振動板１５と中間部材２０と流路部材１８のノズル７を有する部分によって区画される。

【0035】

本実施形態では、振動板１５の厚み、即ち前記金属薄膜の厚みは後述する圧電素子１１の厚みより薄い厚さに構成されている。これにより、振動板１５は圧電素子１１の振動による変形が容易な構造になっている。
具体的には、振動板１５の厚みは圧電素子１１の厚みの１／２以下が望ましい。ここでは、振動板１５の厚みは1mm以下となる０．１ｍｍである。

【0036】

＜圧電素子＞
圧電素子１１は、ノズル７の上流において流路３に隣接して設けられ、液体５に振動を加えるように構成される。本実施形態では、圧電素子１１の駆動周波数は１００kHz以上になるように構成されている。
圧電素子１１は振動板１５に対して液体室１６と反対側の面に固定される。即ち、圧電素子１１の第１面１３が振動板１５と接触する。圧電素子１１の形状は、ここでは振動板１５と同様に平面視で円板形状である。
本実施形態では、圧電素子１１として、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)から成るセラミック系の単板圧電素子が使われ、それが導電性接着剤により振動板１５に接着固定されている。この単板圧電素子は、小型化が可能であり、高い周波数での厚み方向変位を得るのに好適な材料である。圧電素子１１としては、前記PZT に限定されず、他の材料としてBaTiO3、PbTiO3等によるセラミック系の圧電素子も挙げられる。

【0037】

図２に示したように、駆動信号線１０は、その１本は振動板１５に導通固定され、他の１本は圧電素子１１の電極に直接導通固定されている。図２において、符号２６、２８は、後述する規制部２１に形成された孔であり、各駆動信号線１０をそれぞれ通すためのものである。尚、各駆動信号線１０をそれぞれ通すための孔２６、２８は中間部材２０に設けるようにしてもよい。
圧電素子１１の振動板１５に対する大きさは、図２に示したように、振動板１５の前記周縁部を除いたサイズ以下、具体的には、液体室１６内に入り込めるサイズに形成されている。

【0038】

本実施形態では、圧電素子１１の厚みは1mm以下である。具体的には、圧電素子１１の厚みは１ｍｍであり、振動板１５の厚みは圧電素子１１の厚みの１／２以下が望ましいという関係を満たしている。
また、圧電素子１１の厚み方向に直交する面内方向における少なくとも一部の長さは、圧電素子１１の厚みの５倍以上に構成されている。ここでは、圧電素子１１は円板形状であるので、円の直径が前記厚みの５倍以上に形成されている。圧電素子１１が長方形である場合は、その長辺の長さが前記厚みの５倍以上に形成される。

【0039】

＜規制部＞
規制部２１は、上記の通り、圧電素子１１の第１面１３とは反対側の第２面１７に配置され、圧電素子１１の第１面１３とは逆方向１９（＋Ｚ軸方向）への厚み振動を規制する。本実施形態では、規制部２１は、ステンレス材のＳＵＳ３１６Ｌやチタン材等の耐蝕性があって剛性の高い金属材によって、中間部材２０の外径と同程度の外径を有する円板形状に形成されている。尚、規制部２１は金属材に限定されずセラミック材も使用可能である。セラミック材としては、ジルコニアや窒化ケイ素等が挙げられる。
また、規制部２１は、圧電素子１１の第２面１７に、図２に示したようにその全面を覆うように配置されて、接着剤により接着固定されている。規制部２１と中間部材２０と振動板１５は、更に図示を省くネジによって強固に固定されている。

【0040】

＜制御部＞
制御部２３は、上記の通り加圧部９と圧電素子１１の動作を制御する。
本実施形態では、制御部２３は、ノズル７から吐出された液体５が連続流３ａから液滴３ｂ（図１）に分裂するまで距離、即ち液滴化距離が１０ｍｍ以下になるように圧電素子１１を制御している。具体的には、加圧部９による加圧力と圧電素子１１の駆動周波数の設定によって液滴化距離が１０ｍｍ以下になるように設定されて、歯科治療用に使えるように制御している。
尚、歯科治療用として使うには、ヘッド２の厚み（Ｚ軸方向）は２０ｍｍ以下にすることが好ましい。

【0041】

＜実施形態１の作用の説明＞
次に、図３に基づいて、実施形態１の液体噴射装置１である歯科治療装置の作用を従来構造との対比において説明する。
使用者は、把持部１４を手に持って噴射対象物である歯にノズル７の噴射口２２を接近させる。そして、図示を省くトリガーを操作して制御部２３を介して制御信号を送って送液ポンプ９を駆動させる。これにより、液体タンク４内の液体５は、流路３を通って液体室１６に加圧された状態となって送られる。更に、制御部２３からの駆動信号によって圧電素子１１が動作して駆動周波数が１００kHz以上の振動が振動板１５に加えられる。これにより、液体室１６内の液体５は、ノズル７の噴射口２２から液滴化距離１０ｍｍ以下の噴射流体ｂとなって歯に向かって噴射される。
その際、図２及び図３の（Ｄ）の図に示したように、規制部２１が存在することで、圧電素子１１の第１面１３とは逆方向１９（＋Ｚ軸方向）への厚み振動が規制される。即ち、圧電素子１１の第１面１３から振動板１５に向かう方向ｆへの厚み振動が振動板１５に効率的に伝わる。

【0042】

ノズル７から噴射された液体７が噴射対象物に衝突した際に、前記対象物が衝突した液体から受ける力は、連続流３ａの状態のときには、衝突する液体の速度をＶ、その液体の密度をρとして、１／２×ρ×Ｖ^２の淀み点圧として与えられる。
一方、液滴３ｂとなった場合、衝突する液体の音速をＣとして、ρ×Ｃ×Ｖで示される衝撃圧となる。
例えば水の音速は約１５００ｍ／ｓであるため、液体５の噴射速度が１００ｍ／ｓの場合、連続流３ａの状態に対して液滴３ｂの状態では、前記対象物に与える力が３０倍になり、対象物の破砕や切除などが同一流量でも極めて効果的に行える。

【0043】

一方、規制部２１が無い場合は、図３の（Ａ）～（Ｃ）の各図に示したように、圧電素子１１の第１面１３から振動板１５に向かう方向への厚み振動を振動板１５に効率的に伝えることができない。
図３の（Ａ）の図のように、規制部２１が無い状態で液体室１６に液体５が高圧の流体となって流入すると、振動板１５と圧電素子１１は、いずれも厚みが薄いので、図３の（Ｂ）の図のように、振動板１５が前記高圧によって反り返ってしまうからである。更に、この反りによって圧電素子１１にクラックｄが生じたり、振動板１５と圧電素子１１が剥離する虞がある。
例えば、噴射口２２の口径が５０μｍのノズル７から５ｍｌ／ｍｉｎの水を噴射する場合、液体室１６の内圧は２．４ＭＰａ近くになる。約２．５ｃｍ^２の振動板１５を想定すると、振動板１５にかかる力は６０ｋｇｆ程度にもなる。
また、規制部２１が無いことにより、図３の（Ｃ）の図に示したように、圧電素子１１が電圧の印加によって厚み方向に変形する場合に、抵抗が大きい振動板１５が存在する側よりも開放されている矢印ｅの方向に変形しやすい。そのため、圧電素子１１からの厚み振動を振動板１５に効率的に伝えることができない。

【0044】

＜実施形態１の効果の説明＞
（１）本実施形態によれば、規制部２１によって圧電素子１１の第１面１３とは逆方向１９への厚み振動が規制されるので、高周波駆動時の微小変位でも振動板１５に対して前記変位を効率的に伝えることができる。即ち、圧電素子１１の第１面１３から振動板１５に向かう方向への厚み振動を振動板１５に効率的に伝えることができる。これにより、ノズル７の上流において流路３を流通する液体５を効率的に加振でき、高速噴射時であっても液滴化距離を短くすることができる。

【0045】

（２）また、本実施形態によれば、圧電素子１１の駆動周波数は１００kHz以上であるので、表面張力によって自然に液滴化する距離よりも液滴化距離を効果的に短くすることができる。
（３）また、本実施形態によれば、規制部２１は圧電素子１１の第２面１７の全面を覆うように配置されるので、圧電素子１１の第１面１３から振動板１５に向かう方向ｆへの厚み振動を振動板１５に一層効率的に伝えることができる。
（４）また、本実施形態によれば、振動板１５の厚みは圧電素子１１の厚みより薄いので、振動板１５は圧電素子１１の振動による変形が容易な構造にすることが容易となり、前記厚み振動を振動板１５に効率的に伝えることが可能となる。

【0046】

（５）また、本実施形態によれば、振動板１５の厚みは1mm以下であるので、圧電素子１１の振動による振動板１５の変形が一層容易な構造にすること可能となる。
（６）また、本実施形態によれば、圧電素子１１の厚みは1mm以下であるので、圧電素子１１の片面が規制部２１によって固定されている状態でも、高い周波数での駆動が可能である。
（７）また、本実施形態によれば、圧電素子１１の厚み方向に直交する方向における少なくとも一部の長さは、圧電素子１１の厚みの５倍以上の１０倍である。これにより、圧電素子１１の形状が薄く且つ広くなり振動板１５に対する駆動面積を大きく確保することができる。更に、圧電素子１１の振動モードが厚み方向の振動に限定され、安定した高い周波数で振動板１５を振動させることが可能となる。

【0047】

［実施形態２］
次に、本発明の実施形態２に係る液体噴射装置１について、図４に基づいて説明する。
本実施形態の液体噴射装置１では、規制部２１は樹脂材で形成されている。流路部材１８は、振動板１５及び圧電素子１１の液体室１６と反対側の部分に流体を流し込むことが可能な凹部３０が形成されている。規制部２１は、凹部３０内に溶融状態の樹脂を流し込み、硬化させることで構成される。
樹脂材としては、硬化前に流動性を保てるエポキシ樹脂、ＵＶ硬化樹脂、熱可塑性樹脂などが使用可能である。
ここで、規制部２１を上記樹脂材で作る場合は、その厚みは、加えられる高圧に耐えられる大きさに設定することが必要である。その厚さは用いる材料毎に加わる圧力に対する耐圧試験を行って確認することで容易に定めることができる。

【0048】

本実施形態では、駆動信号線１０が振動板１５と圧電素子１１の電極にそれぞれ導通固定された状態で、前記樹脂材を凹部３０に流し込む。そのため、実施形態１のような孔２６、２８の形成が不要になる。
また、把持部１４内に流路３は設けられず、駆動信号線１０が通されている。流路部材１８はチューブ接続部３２を備える。チューブ接続部３２に送液チューブ８が接続される。本実施形態では、ノズル７は、径が異なる小径部３６と大径部３８によって構成されている。
その他の構成は、実施形態１と同様であるので、同一部分に同一符号を付して、その説明を省略する。また、実施形態１と同様の作用及び効果についてもその説明は省略する。

【0049】

＜実施形態２の効果の説明＞
本実施形態によれば、規制部２１が樹脂材で構成されているので、規制部２１が圧電素子１１に密着していても過度なストレスが圧電素子にかからない。これにより、精密な高さ管理を行う必要なく簡単に規制部２１を設けることができる。

【0050】

［実施形態３］
次に、本発明の実施形態３に係る液体噴射装置１について、図５及び図６に基づいて説明する。
本実施形態の液体噴射装置１では、規制部２１と圧電素子１１の第２面１７との間に充填層２５が設けられている。ここで、充填層２５とは、規制部２１と圧電素子１１の第２面１７の両方に密着している層を意味する。充填層２５は樹脂材で形成されている。
実施形態２と同様に、流路部材１８には凹部３０が形成されている。充填層２５は、凹部３０内に溶融状態の樹脂を流し込み、硬化させることで構成される。
規制部２１は金属材又はセラミック材で形成され、充填層２５は規制部２１の材料より曲げ剛性の小さい樹脂材で形成されている。前記金属材、セラミック材、樹脂材の具体例は実施形態１や実施形態２で挙げたもの同様の材料が使用可能である。

【0051】

また本実施形態では、規制部２１は充填層２５側となる裏面２７から表面２９につながる貫通孔３１を２個有する。
貫通孔３１は図５においては一直線の孔が示されているが、これに限定されず、曲がっている孔でもよい。貫通孔３１の数も２個に限らず、１個でも３個以上でもよい。

【0052】

次に組み立て方法を説明する。充填層２５の材料となる樹脂材を溶融状態で充填場所となる凹部３０に流し込んだ後に、規制部２１を上から押し付けて図５の状態にする。これにより、余分な樹脂材を貫通孔３１から流出させ、その状態を維持して溶融状態の樹脂材を硬化させる。
その後、規制部２１は溶接やネジ等で流路部材１８に強固に固定される。その結果、規制部２１は樹脂材の充填層２５をバックアップする形で、流路部材１８に固定されるので、充填層２５が圧電素子１１と規制部２１との間に隙間なく存在し、充填層２５は液体室１６の高圧により撓むことはなく、高圧に耐えることが可能になる。
その他の構成は、実施形態２と同様であるので、同一部分に同一符号を付して、その説明を省略する。また、実施形態２と同様の作用及び効果についてもその説明は省略する。

【0053】

＜実施形態３の効果の説明＞
（１）本実施形態によれば、規制部２１と圧電素子１１の第２面１７との間には充填層２５が在る。即ち、充填層２５が規制部２１と圧電素子１１の第２面１７の両方に密着して存在する．これにより、規制部２１による圧電素子２１の第１面１３とは逆方向１９への厚み振動を効果的に規制することができる。
図６の（Ｂ）の図は、規制部２１によって圧電素子２１の第１面１３とは逆方向１９への厚み振動を効果的に規制され、圧電素子１１の第１面１３から振動板１５に向かう方向ｆへの厚み振動を振動板１５に一層効率的に伝えることができることを示している。
尚、図６の（Ａ）の図は、規制部２１を樹脂材で形成した場合であって、その厚みが必要な大きさでない場合を示している。即ち樹脂材は曲げ剛性が低いため、高圧が加わった際に振動板１５及び圧電素子１１の撓みを抑えることができず、圧電素子１１にクラックｄが生じる虞があることを示している。

【0054】

（２）また本実施形態によれば、規制部２１は曲げ剛性の大きい金属材又はセラミック材で形成され、充填層２５は規制部２１の材料より曲げ剛性の小さい樹脂材で形成される。即ち、充填層２５は規制部２１の高い曲げ剛性により圧縮応力のみを負担すればよいことになり、以って規制部２１による圧電素子１１の第１面１３とは逆方向１９への厚み振動を効果的に規制することができる。

【0055】

（３）また本実施形態によれば、規制部２１は充填層２５側となる裏面２７から表面２９につながる貫通孔３１を有する。これにより、充填層２５の材料を溶融状態で充填場所である凹部３０に流し込んだ後に規制部２１を押し付けることで、余分な材料は貫通孔３１から流出させることができる。従って、密着状態の良い充填層２５の設置を容易に行うことができる。

【0056】

〔他の実施形態〕
本発明の実施形態に係る液体噴射装置１は、以上述べたような構成を有することを基本とするものであるが、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内での部分的構成の変更や省略等を行うことは勿論可能である。
（１）上記実施形態の説明では、液体噴射装置１は、歯科治療装置であるとして説明したが、歯科治療装置に限定されないことは勿論である。この液体噴射装置１は、ノズル７から液体５を噴射させ、連続流が液滴になった状態で作業対象物に大きな衝撃力で衝突させることにより、例えば、洗浄、バリ取り、剥離、はつり、切除、切開、破砕等を行う装置に適用することができる。
（２）実施形態３の構造における充填層２５は、先に規制部２１を前記凹部３０を囲って空室を作り、前記空室を真空引きした後に溶融状態の樹脂を吸引注入することで充填層２５を配置するようにしてもよい。この真空引きによって隙間のほとんど無い充填層２５を実現することができる。

【符号の説明】

【0057】

１ 液体噴射装置、２ ヘッド部、３ 流路、４ タンク、５ 液体、
６ 液体吸引チューブ、７ ノズル、８ 送液チューブ、９ 加圧部（送液ポンプ）、
１０ 駆動信号線、１１ 圧電素子、１２ 制御信号線、１３ 第１面、
１４ 把持部、１５ 振動板、１６ 液体室、１７ 第２面、１８ 流路部材、
１９ 逆方向、２０ 中間部材、２１ 規制部、２２ 噴射口、２３ 制御部、
２４ 導入流路、２５ 充填層、２６ 孔、２７ 裏面、２８孔、２９ 表面、
３０ 凹部、３１ 貫通孔、３２ チューブ接続部、３４ 円錐形状の囲い部、
３６ 小径部、３８ 大径部、ｂ 噴射流体、３ａ 連続流、３ｂ 液滴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】