CN102271921B - 喷出头及喷出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种喷出头(10)，该喷出头(10)具有：管状构件(20)，其包含管路的截面沿第1方向(100x)延伸的扁圆状的扁平部(23)，扁平部(23)包含用于在外侧安装致动器(6)的平坦的第1壁(23a)，扁平部(23)成形为内部容积根据第1壁(23a)的位移而改变的空腔(13)；喷嘴开口(11)，其设置在管状构件(20)的一端，其用于利用空腔(13)的内部容积的改变而喷出液状物质(9)。

Description

喷出头及喷出装置
技术领域
本发明涉及一种适合于用于喷出液体、包含液体及粒子的物质等的装置的喷出头。 
背景技术
在日本特开2007-296817号公报(文献1)中，记载有对由使用PZT(锆钛酸铅)等的压电元件与金属板、陶瓷层叠而构成的压力发生器施加电压，使压力发生器产生压力从而喷出液体的方式。而且，在文献1中，记载有采用该方式的、在从容器(tank)到喷出口的中途设置直径0.1～1mm左右的细长的圆筒形的压电体、通过使该部分作为加压泵发挥作用来喷出液滴的方式。这被称作古尔德(Gould)型喷墨头，在圆筒形状的压电体的内表面与外表面上形成有电极，电极上连接有用于施加驱动电压的引线。圆筒形状的压电体的内表面电极通过粘着而与贯穿该压电元件的中空管固定在一起。中空管为了避免与圆筒形状的压电体电接触而由玻璃等绝缘材料构成，在中空管的一端连接有用于从墨盒等供给墨水的墨水管，在其另一端形成有用于喷出墨水滴的喷出口。 
人们正在研究使用作为印刷装置而开发的喷墨技术向印刷用纸及其替代物喷出墨水及其它物质。在采用PIEZO压电元件等致动器的方式中，能够不对液体加热而将其喷出，因此预计应用范围广泛。作为喷出的对象的物质并不限于液体，人们正在研究液体与微粒子的混合物(液状物质)、水溶液、溶剂、试剂、包含细胞或基因等生物(生物体)材料的物质等各种各样的物质。因而，需要能够应对从低粘度至高粘度的液体的喷出 头、即使是纯净水也能够喷出的应对高表面张力的喷出头、针对酸性液体或溶剂具有抗性的喷出头等。 
包含玻璃管、树脂管、陶瓷管及金属管的管状的构件、特别是玻璃管，作为移液管等多用于使用试剂的实验等中，其适合处理各种各样的溶液。因而，将玻璃管与圆筒形的压电体组合后的葫芦型的喷墨头是符合上述要求的喷出头之一。为了沿玻璃管形成圆筒状的压电元件，存在有利用溅射法、丝网印刷法、气相淀积法等在玻璃管上直接形成压电层的方法、烧结压电陶瓷之后对其内部进行切削加工而去除其内部的方法、或者以圆筒形的形状进行烧结的方法。但是，不管采用哪一种方法，利用葫芦型的喷墨头高效地对玻璃管进行加压都不是那么容易的，而且，也不经济。特别是，需要相对于管的直径稍微增大压电元件的内径，因此针对管的外径的参差不齐，需要使压电元件的内径在从数μm到数百μm的范围内与该管的外径相迎合，这就成为成本增加或产量降低的原因。 
发明内容
本发明的方式之一为一种喷出头，该喷出头具有：管状构件，其包含管路的截面沿第1方向延伸的扁圆状的扁平部，扁平部在外侧包括用于安装致动器的平坦的第1壁，该管状构件成形为内部容积因第1壁的位移而改变的空腔；喷嘴开口，其设置在管状构件的一端，该喷嘴开口用于借助空腔的内部容积的改变而喷出液状物质。 
具有该管状构件的喷出头通过在平坦的第1壁上安装平板状的致动器而使空腔的内部容积改变，从而能够从喷嘴开口喷出液状物质。因而，能够提供一种喷出头，该喷出头利用玻璃管等管状构件来构成包含空腔的部分，取代圆筒状的致动器而 能够用平板状的驱动器来驱动该喷出头。因此，利用粘贴平板状的压电元件等方法，能够提供一种简单、低成本且具有管状构件的喷出头。 
为了自喷嘴开口喷出液状物质而使压力改变的空腔是易于产生气泡的位置。该喷出头由于包含管状构件的管路的截面沿第1方向延伸的扁圆状的扁平部，因此能够将空腔的流路的截面形成为角少或无角(无棱角)的扁圆形(长圆形)或者与其近似的形状。因而，能够预先防止气泡或液状物质所包含的物质等附着而导致液状物质的流动停滞、或者液状物质堵塞，能够提供一种适合喷出各种各样的液状物质的喷出头。 
优选该喷出头的喷嘴开口是通过管状构件的一端被缩径而成形的。从空腔直至喷嘴开口能够使用1个管状构件、例如玻璃管来形成，能够提供一种具有耐酸性等耐药品性、难以产生由气泡等引起的堵塞或堆积、适合喷出各种各样的液状物质的喷出头。 
而且，优选该喷出头的相对于管状构件的空腔位于与喷嘴开口相反一侧的部分中的一部分被缩径。能够进一步高效地向喷嘴开口传递由空腔的内部容积改变引起的压力变化，包含节流部直至空腔、甚至直至喷嘴开口都能够由1个管状构件来形成。因此，能够提供一种更难以产生由气泡等引起的停滞或堵塞、适合喷出各种各样的液状物质的喷出头。 
该喷出头的管状构件的代表性例子为玻璃管、树脂管、陶瓷管或金属管，不再使致动器的形状与这些管状构件的形状相吻合，取而代之，通过使管状构件的一部分与平板状的第1致动器相吻合，能够提供一种低成本且具有管状构件的优点的喷出头。 
管状构件能够成形为包含与第1壁相对的平坦的第2壁。该第2壁的外侧也可以安装平板状的第2致动器，该第2致动器与安装在第1壁的外侧的第1致动器独立地被驱动。而且，能够在各种条件下借助空腔来控制喷嘴内（喷出头内）的压力。 
为了更容易地喷出高粘度的液状物质，对喷出头内的液状物质进行加热是有效的。为此，期望在第2壁的外侧安装面状的加热器。另外，也可以设置呈螺旋状卷绕在管状构件的外表面的至少一部分上的加热器。 
平坦的第2壁也能够用作连接用的电极的设置位置。而且，通过设置与连接用的电极相连且延伸至喷嘴开口附近的电压施加用的电极，能够提供一种除了PIEZO压电元件等致动器的喷出方式以外、还能够利用喷出静电吸引方式和/或静电辅助方式喷出液状物质的喷出头。 
另外，该喷出头通过使从管状构件的空腔直至喷嘴开口的第1圆筒部弯曲，能够调整喷嘴开口的朝向，相反，相对于喷嘴开口的朝向能够改变致动器的安装位置。因而，适合组合多个喷嘴头来构成头部件。 
本发明的不同方式之一为一种喷出装置，其具有：上述喷出头；平板状的第1致动器，其安装在第1壁的外侧；驱动装置，其用于驱动第1致动器。在该喷出装置中，管状构件包含与第1壁相对的平坦的第2壁，还具有安装在第2壁的外侧的平板状的第2致动器，驱动装置也可以独立地驱动第1致动器及第2致动器。 
该喷出装置还可以进一步具有延伸至喷嘴开口附近的电压施加用的电极和对电压施加用的电极施加电压的静电驱动装置。在该喷出装置中，期望管状构件包含与第1壁相对的平坦的第2壁，还具有安装在第2壁的外侧的连接用的电极，电压施加用的电极与连接用的电极相连，静电驱动装置对连接用的电极施加电压。 
该喷出装置还可以进一步具有能够安装用于储存液状物质的容器的安装部和用于从安装在安装部上的容器向管状构件供给液状物质的供给路。采用该喷出装置，能够利用管状构件来构成喷出头，因此能够提供一种气泡或液状物质不易堵塞、适合喷出各种液状物质、例如水类或生物类的液状物质等的喷出装置。 
本发明的另一不同方式之一为管状构件，其包含管路的截面沿第1方向延伸的扁圆状的扁平部和位于扁平部的外侧的用于安装致动器的平坦的第1壁，扁平部成形为内部容积因第1壁的位移而改变的空腔；其中，在该管状构件的一端，设有用于借助空腔的内部容积的改变而喷出液状物质的喷嘴开口。期望喷嘴开口是通过管状构件的一端缩径而成形的。而且，期望该管状构件的相对于空腔与喷嘴开口相反一侧的部分中的一部分被缩径。 
附图说明
图1是表示本发明的一个例子的喷出装置的概略结构的图。 
图2是放大表示喷出头的结构的立体图。 
图3是表示喷出头的长边方向的剖面的剖视图。 
图4是表示喷出头的长边方向的不同剖面的剖视图。 
图5是放大表示喷出头的顶端的剖视图。 
图6是表示喷出头的圆筒状的部分的剖视图。 
图7是表示喷出头的扁平状的部分的剖视图。 
图8是表示喷出头的节流部的剖视图。 
图9是表示喷出头的不同例子的图，是为了表示喷出头的 扁平状的部分的不同形状而抽出表示喷出头的一部分的剖视图。 
图10是表示喷出头的另一不同例子的剖视图。 
图11是表示喷出头的另一不同例子的剖视图。 
图12是表示喷出头的另一不同例子的图。 
图13是表示喷出头的另一不同例子的剖视图。 
图14是表示喷出头的另一不同例子的剖视图。 
图15是表示喷出头的另一不同例子的剖视图。 
图16是表示喷出头的另一不同例子的剖视图。 
图17是表示头部件的剖视图。 
具体实施方式
图1中示出了本发明的第1实施方式的喷出装置的概略结构。喷出装置1包含：喷出头(头、喷嘴头、利用喷墨方式驱动的喷嘴头)10，其具有作为管状构件的玻璃管20；容器5，其用于容纳从喷出头10喷出的液状物质9；驱动装置(驱动单元、驱动器、控制器)2，其用于驱动使液状物质9从喷出头10喷出的第1致动器6。 
喷出头10具有大致呈直线延伸的玻璃管(管状构件)20。玻璃管20的顶端部分21成为喷嘴开口11，从顶端部分21后退的部分(扁平部)23成为扁平状(平坦形状)的空腔(压力室)13，而且，末端(后端)29借助供给管4与容器5相连接。具有该扁平部23的管状构件20，能够由一根玻璃管利用适当的方法、例如模具成形而成，在内部形成有从空腔13直至喷嘴开口11的无缝的流路。因而，玻璃管20的空腔13的部分，包含外侧平坦的第1壁23a。供给管4可以是玻璃管，也可以是挠性的硅管、橡胶管等树脂管、金属管等。 
喷出头10包含安装在玻璃管20的空腔13的平坦的第1壁23a的外侧的面(外表面)23b上的平板状上的压电元件(PIEZO压电元件、致动器)6，利用致动器(第1致动器)6改变空腔13的内压，从而自与空腔13连通的喷嘴开口11喷出液状物质9。压电元件6与ITO、金属等薄膜的电极6e一起安装在玻璃管20上，其借助电极6e接收驱动脉冲(电压驱动脉冲)而伸缩，改变空腔13的内部容积。另外，压电元件6的代表性例子为PIEZO压电元件，压电元件6具有包含电极等的公知的结构。 
该喷出装置1中，驱动器2接收来自个人计算机等终端设备的指示(信号)，驱动器2利用驱动脉冲驱动致动器6。在致动器6的作用下，设置在玻璃管20上的空腔13的具有平坦的外表面23b的第1壁23a发生位移，空腔13的内部容积改变，因此空腔13的内压发生变化。借助内压的变化，从容器5供给的液状物质9从设置在玻璃管20的顶端21的喷嘴开口11喷出。 
本例子的喷出装置1包含安装在喷出头10的安装部3上的容器5，其适合于利用喷墨方式的喷出头10喷出各种液状物质9或进行分注。液状物质9例如是试剂、包含细胞等生物试样的水溶液。包含空腔13的喷出头10的主要部分由一根玻璃管20形成，因此即使是因各种条件而易于产生气泡的液体或细胞等的易于形成闭塞的液状物质9，也能够不产生那种不良情况地将其喷出。即，该喷出装置1能够应对低粘度到高粘度的液体，即使是像纯净水那样的高表面张力的液体也能够将其喷出。而且，由于玻璃管20难以熔化，因此该喷出装置1能够容易地喷出酸性液体或溶剂。 
图2中放大示出了喷出头10的玻璃管20的结构(形状)。在图3及图4中，利用分别包含与长边方向(中心轴)100z(以下，称作Z方向)正交的第1方向100x(以下，称作X方向)和与Z 方向及X方向正交的第2方向100y(以下，称作Y方向)的剖面示出了玻璃管20的概略结构。该玻璃管20的代表性尺寸为外径1～4mm、厚度0.05～1mm，最好是硬质玻璃管、耐热玻璃管、精密玻璃细管等。另外，进一步期望玻璃管20的外径为1～3mm。 
玻璃管20从顶端的喷嘴开口11朝向后端29包含：顶端部分21，其朝向顶端的喷嘴开口11逐渐缩径；第1圆筒部22，其位于顶端部分21的后方且截面为大致圆筒状；第1连接部27，其位于第1圆筒部22后方，用于将第1圆筒部22变形为成形为截面沿X方向变大沿Y方向变小的扁平状的扁平部23；扁平部23，其位于第1连接部27后方，该扁平部23扁平化为截面为呈大致扁圆形(长圆形)或与此接近的形状；第2连接部28，其位于扁平部23的后方，用于将扁平部23与截面呈圆筒状的第2圆筒部24相连接；缩径部25，其位于第2连接部28的后方，缩径部25为了减小截面积而形成为将圆筒缩径后的形状；第3圆筒部26，其位于缩径部25的后方且截面呈大致圆筒状，用于将玻璃管20与供给管4相连接。 
扁平部23也可以成形为沿不同的方向、例如沿Y方向变大沿X方向变小的扁平状。另外，在本说明书中，扁圆形(长圆形)是指包含除了长方形或正方形等的有棱角(有角)的形状、并且除了正圆形(圆形)以外的纵长状的圆形，是除了椭圆形以外还包含在长方形或正方形的对边的每一个上添加以对边间的距离(对边彼此的间隔)为直径的半圆形后的形状等的各种各样的形状的概念。 
进一步详细说明各个部分，首先，玻璃管20的顶端部分21如图5放大所示，将玻璃管20的顶端成形为作为喷嘴开口11缩径至适当尺寸的形状。喷嘴开口11的代表性内径为15～ 200μm，朝向顶端成为锥状的顶端部分21的长度例如为0.5～10mm。即，顶端部分21的长度为玻璃管20的直管部分的内径(0.5～2.8mm)的1～20倍左右。顶端部分21的成形方法之一为拉拔加热后的玻璃管20，但是能够使用公知的玻璃加工的各种各样的方法，并不限定加工方法。优选在顶端部分21设有直至喷嘴开口11的10～500μm左右的直线部分(直管部分)。另外，进一步优选喷嘴开口11的内径为20～200μm。 
顶端部分21的后方的第1圆筒部22是构成用于对空腔13与喷嘴开口11的连络通路12进行连通的部分，图6中放大示出了其剖面。构成连络通路12的第1圆筒部22的长度例如为1～50mm，更优选为1～20mm。即，第1圆筒部22的长度为内径的2～100倍左右，更优选为2～50倍左右。该第1圆筒部22可以是直管，也可以弯曲为适当的角度。例如，通过90度弯曲第1圆筒部22，能够使喷嘴开口11朝向相对于玻璃管20的长度方向弯曲90度的方向，能够沿弯曲90度的方向喷出液状物质9。 
第1圆筒部22的后方的扁平部23是在内部形成扁平的扁圆筒状或长圆筒状的空间且构成作为压力室的空腔13的部分，图7中放大示出了其剖面。 
空腔13为了使液状物质9从喷嘴开口11喷出而改变压力，因此是易于产生气泡的部位。扁平部23形成为玻璃管20的流路的截面为沿第1方向(X方向)延伸的扁圆状(长圆状)且在截面上角较少或没有角(无棱角)的扁圆形(长圆形)。因此，能够将空腔13的流路的截面形成为没有台阶、突起或凹部等或者台阶、突起或凹部等较少的平滑的形状。因而，能够提供能够预先防止气泡或液状物质9所包含的物质等附着而导致液状物质9的流动堵塞、或者预先防止液状物质9堆积的、适合喷出各种各样的液状物质9的喷出头10及喷出装置1。 
空腔13的代表性尺寸为，内部的Y方向的最大高度(最大内径)h为0.05～1.0mm，内部的X方向的最大宽度Wi为0.5～5mm左右，内部的长度方向(Z方向)的长度为2～20mm。该扁平部23的成形方法之一为在对玻璃管20加热之后从上下方向(与长度方向正交的方向、Y方向)对其进行冲压。通过在不仅沿一维方向(前后方向、长边方向、Z方向)而且沿二维方向(与上下方向、长边方向正交的方向、Y方向)进行压展的状态下冲压成形玻璃管20，在内部形成扁平的空间13。与此同时，在玻璃管20的扁平部23的壁23a的外侧形成平坦的面23b。该成形方法是1个例子，也能够如注射成形那样向模具(模子)吹送玻璃、树脂等的管状构件并成形规定形状的玻璃管20，也可以轧制金属而获得规定形状的管状构件。另外，进一步优选空腔13的内部的Y方向的最大高度(最大内径)h为0.05～0.5mm，进一步优选内部的长度方向(Z方向)的长度为2～15mm。 
扁平部23的壁23a、特别是用于安装致动器6的壁(第1壁)23a为板状，其壁厚t优选为10～500μm左右，更优选为10～300μm左右。另外，壁厚t进一步期望为50～500μm左右，更优选为50～300μm左右。期望扁平部23成形为使外部的最大宽度Wo成为0.55～7mm左右，在壁23a的外表面23b上能够获得宽度Ws为0.5～5mm左右、更优选为1.0～3.5mm左右的大致平坦的面。另外，壁23a的外表面23b的宽度Ws进一步期望为1.0～2.5mm左右。在扁平部23的壁23a的平坦的外表面23b上安装平板状的致动器(PIEZO压电元件)6，从而利用致动器6能够使壁23a振动或变形(位移)。而且，通过将玻璃管20设为扁平，能够使用于安装致动器6的壁23a变薄为上述厚度t左右，从而能够使其作为在致动器6的作用下产生振动或位移的振动 板而发挥作用。通过驱动压电致动器6、使薄壁23a振动，能够将连络通路12内的液体作为液滴从喷嘴开口11喷出。 
扁平部23的后方的第2圆筒部24是构成第2连络通路14的部分，该第2连络通路14用于连络(连通)空腔13与其后方的缩小了开口面积的作为节流孔而发挥作用的狭窄流路15。连络通路14也作为用于向空腔13供给液状物质9的缓冲器而发挥作用，构成连络通路14的第2圆筒部24的长度例如为1～50mm，更优选为1～20mm。即，第2圆筒部24的长度为内径的2～100倍左右，更优选为2～50倍左右。该第2圆筒部24可以是直管，也可以弯曲为适当的角度。 
第2圆筒部24的后方的缩径部25是用于构成开口面积狭小的流路15的部分，图8中示出了其剖面。流路15的内径例如为15～200μm，从而空腔13的压力变化被高效地传递至喷嘴开口11侧，空腔13的压力变化难以传输到供给管4和容器5。缩径部25的成形方法之一为沿前后方向(长度方向)拉拔加热后的玻璃管20，使朝向开口面积最狭小的部分成为锥状的部分的长度在前后分别为例如0.5～10mm，缩径部25的整体长度为1～20mm左右。即，成为锥状的部分的长度分别为玻璃管20的直管部分的内径(0.5～2.8mm)的1～20倍左右。另外，进一步优选流路15的内径为20～200μm。 
缩径部25的后方的第3圆筒部26是构成用于连通供给管4的第3连络部16的部分。为了连接供给管4，优选其具有至少0.5mm的长度。 
例如，当喷出微量或较少量的液状物质9时，在将喷嘴开口11放入作为喷出对象的液状物质9中的状态下，利用与供给管4的顶端等相连接的泵(未图示)向上吸引液状物质9，之后，驱动PIEZO压电元件6，从而能够向基板等目标(未图示)喷 出液状物质9。在该情况下，优选用于向上吸引并蓄积液状物质9的圆筒部26的长度为5～100mm左右。可以不将液状物质9吸入至供给管4的内部而向上吸引、喷出期望量的液状物质9。 
第1圆筒部22、扁平部23及第2圆筒部24是通过加工(成形)1个玻璃管20而形成的。扁平部23借助第1圆筒部22与第1连接部27成形为平滑的形状，扁平部23还借助第2圆筒部24与第2连接部28成形为平滑的形状。因此，如图3及图4所示，扁平部23内部的扁平截面的空腔13利用形成在第1连接部27和第2连接部28的内部的流路13a和13b分别平滑地与前后的圆筒状截面的连络通路12和14相连，能够防止在流路内出现连接不同的元件时易于产生的微小的台阶、突起或凹部等。 
因而，能够预先防止在玻璃管20内部的空腔13和前后的连络通路12及14中附着气泡或液状物质9所包含的物质(例如，细胞等)而导致液状物质9的流动堵塞、或者液状物质9堆积。因此，使用该玻璃管20的喷出头10能够喷出低粘度至高粘度的液体，即使是像纯净水那样的高表面张力的液体也能够将其喷出。 
而且，在该喷出头10中，通过将1个玻璃管20的端部和中途缩径，形成有喷嘴开口11和后方的成为节流孔的流路15。因而，能够用1个玻璃管20构成从节流孔15至喷嘴开口11的流路，能够平滑地连接截面形状不同的流路的内表面整体。因此，能够防止在从后方的节流孔15至顶端的喷嘴开口11的流路内出现连接不同的元件时易越于产生的微小的台阶、突起或凹部等。因而，沿整个流路能够预先防止附着气泡、液状物质9所包含的物质等而导致液状物质9的流动堵塞、或者液状物质9堆积。因此，能够提供易于喷出各种各样的液状物质9的喷出头10和具有该喷出头10的喷出装置1。 
另外，在该喷出头10中，通过改变玻璃管20中的扁平部分23的长度，能够容易地调整构成空腔13的扁平部23的容量。因而，能够形成相对于喷嘴开口11具有充分大的容量的空腔13，而且，通过将空腔13设为扁平的空间，能够在沿空腔13形成的壁23a的外表面23b上安装(粘贴)相对于空腔13的内部的最大宽度Wi和长度充分大的致动器6。因此，通过利用致动器6使薄壁23a伸缩或沿上下等位移，能够较大地改变空腔13的容量，能够使空腔13的内压较大地变化。因而，能够提供易于从喷嘴开口11喷出各种各样的液状物质9的喷出头10和喷出装置1。 
而且，在该喷出头10中，由于使用无缝的玻璃管20来喷出液状物质9，因此只要是能够用玻璃容器进行操作的范围内的腐蚀性的液体或溶解性高的液状物质9，就能够安全且稳定地喷出。因此，能够提供能够喷出的液状物质9的范围更广范、以及能够喷出各种各样的实验、检查或其他工业用途所要求的各种各样的液状物质9的喷出头10及喷出装置1。 
另外，在该喷出头10中，在玻璃管20的一部分上形成扁平部23并在内部构成空腔13，因此能够利用平板状的压电致动器6改变空腔13的内压。因而，不用与圆筒状的玻璃管20相吻合地使用圆筒状的致动器，能够利用更容易入手的作为同用品的平板状的PIEZO压电元件等压电致动器6就能够驱动使用了玻璃管20的无缝的喷出头10。即，葫芦型的喷出头例如与玻璃管吻合地需要特别的结构或形状的压电致动器，与其相对地，在该喷出头10中，通过使玻璃管20的一部分成形为与通用的平板状的致动器相吻合的形状，就能够使用低成本的压电致动器6。因此，能够提供一种低成本且能够稳定地喷出各种各样的液状物质9的喷出装置1。 
另外，本发明所包含的喷出头及喷出装置并不限于上述说 明。图9中示出了喷出头10的不同例子。在使用上述玻璃管20的喷出头10中，扁平部23成形为从两侧冲压玻璃管20的形状。如图9所示，能够成形为从一侧冲压玻璃管20后的形状的扁平部23。 
用于获得从喷嘴开口11喷出液状物质9所需要的压力变化的空腔13因施加在液状物质9上的压力发生变化而成为最容易产生气泡的位置，通过用玻璃管20来构成包含空腔13在内的前后的连络通路12及14，能够大幅度降低由气泡引起的不良情况。因而，可以取代利用玻璃管20来构成喷出头整体而利用其他构件来构成喷嘴开口等，或者也可以取代将玻璃管20的顶端缩径来形成喷嘴开口而将开口面积减小的构件安装在玻璃管20的顶端。 
而且，使玻璃管20的中途成形为扁平的形状并对液状物质9加压的结构，并不限于喷出头，也能够使用输送液状物质9的路径中途的泵。 
而且，在上述说明中使用了玻璃管20，但是通过取代玻璃管20而使用树脂管、陶瓷管及金属管成形为相同的形态，能够提供一种无缝的、能够被平板状的压电致动器驱动的喷出头10。 
另外，在上述说明中，示出了使用1个玻璃管20从1个喷嘴开口11喷出液状物质9的喷出头10，但是喷嘴开口11也可以为多个。而且，玻璃管20也并不限于1根，也可以是具有多个玻璃管的喷出头及喷出装置。 
图10中利用剖视图示出了喷出头10的另一不同例子。喷出头10的空腔13成形为两侧的壁变窄的状态，在与包括安装有压电元件6的平坦的外表面23b的第1壁23a相对的(相反侧的)位置处，具有相反侧的包括平坦的外表面23d的第2壁23c。在该 喷出头10中，在第2壁23c的外侧的面23d上安装有与安装在第1壁23a上的PIEZO压电原件(第1PIEZO压电原件、第1致动器)6独立地被驱动的第2PIEZO压电原件(第2致动器)7。能够从驱动装置2向第1压电元件6与第2压电元件7分别供给定时、脉冲宽度、脉冲幅度等不同的驱动脉冲2p1及2p2。例如，通过供给定时不同的驱动脉冲2p1及2p2，能够使空腔13以将利用驱动脉冲2p1和2p2变形(位移)的压电元件6和7的位移合成的方式进行变形。也能够利用压电元件6使空腔13膨胀，或者通过不同的定时利用压电元件7使空腔13压缩，能够在各种各样的条件下使喷出头10的内部的压力改变并使液状物质9喷出。 
例如，只要同时驱动2个压电元件6及7就能够喷出大的液滴。利用同样的方法，能够喷出高粘度的液体。在喷出低粘度的液体时，当使用1个压电元件利用抽注法进行喷出时，在利用压电元件的压力改变从弯液面引入液体之后，使压电元件位移以推出弯液面。之后，在内部产生的压力波在喷嘴内反射，在喷出后到达弯液面，当其压力波未充分衰减时，有可能再次使弯液面喷出。在这种情况下，使用一个压电元件6或7进行抽注，能够使另一个压电元件7或6与该再次喷出的定时相配合地位移，抽入弯液面地使该弯页面变形，能够防止再次喷出。而且，在利用因一个压电元件6或7的位移而产生的压力波来喷出液体时，只要以向喷嘴内部引回液滴的方式使另一个压电元件7或6位移，就能够形成更小的液滴。 
图11中利用剖视图示出了喷出头的另一不同例子。该喷出头10的空腔13也成形为两侧的壁变狭窄的状态，在与包括安装有PIEZO压电元件6的平坦的外表面23b的第1壁23a相对的(相反侧的)位置处，具有包括相反侧的平坦的外表面23d的第2壁23c。在该喷出头10中，在第2壁23c的外侧的面23d上安装有与 安装在第1壁23a上的PIEZO压电原件(第1PIEZO压电原件)6独立地被驱动的第2压电原件7，且以沿Y方向不与第1压电元件6对峙的方式错位地安装该第2压电原件7。能够自驱动装置2向第1压电元件6和第2压电元件7分别供给定时、脉冲宽度、脉冲幅度等不同的驱动脉冲2p1及2p2。 
例如，通过供给定时不同的驱动脉冲2p1及2p2，或者改变压电元件6及7在驱动脉冲2p1及2p2的作用下变形(位移)的时间，能够制作将保持在喷出头10的内部的液状物质9作为介质(媒介)而从空腔13向喷嘴开口11传输的行进波。因而，利用该行进波，即使是包含在玻璃管20的内部易于闭塞的细胞等生物试样的液状物质9，也能够使其向喷嘴开口11移动。因此，在该喷出头10中，能够进一步防止细胞等附着而导致液状物质9的流动堵塞、或者液状物质9堆积。另外，第1PIEZO压电元件6与第2PIEZO压电元件7也可以错开长度方向(Z方向)的位置地安装在第1壁23a或第2壁23c的任意一者上。 
图12中示出了喷出头的另一不同例子。在该喷出头10中，在玻璃管20的外表面上呈螺旋状卷绕有电加热器60，能够对玻璃管20的内部的液状物质9加温。例如，若液状物质9为高粘度，通过升高温度就能够降低粘度并易于喷出。另外，只要是该喷出头10，就能够喷出期望加热为规定温度或者加温并分注的液状物质9。 
图13中示出了喷出头的另一不同例子。在该喷出头10中，在玻璃管20的扁平部23的第2壁23c的外表面23d上安装有电加热器61。由于第2壁23c的外表面23d是平坦的，因此能够安装面状加热器61，能够廉价地对玻璃管20的内部的液状物质9进行加热。 
图14中示出了喷出头的另一不同例子。在该喷出头10中， 在玻璃管20的扁平部23的第2壁23c的外表面23d上安装有连接用的电极71。而且，在玻璃管20的外侧，从扁平部23的连接用电极71朝向顶端21的开口11设有电压施加用的电极72。连接用电极71与静电驱动控制器(装置)75相连接，能够向喷嘴开口11的附近施加静电吸引用或静电辅助用的脉冲状的电位。通过在基板等靶材(未图示)与液状物质9之间设置电位差，使用静电力能够从喷嘴开口11喷出液状物质9。静电驱动控制器75能够与压电驱动用的控制器2协同工作。例如，在利用压电元件6使液状物质9的弯液面移动至喷嘴开口11之后，通过利用静电驱动控制器75施加电位，利用静电吸引方式能够喷出液状物质9。 
图15中示出了喷出头的另一不同例子。在该喷出头10中，通过使玻璃管20的壁厚变厚来形成喷嘴顶端21和缩径部25，该缩径部25形成狭小的流路15。因而，在该喷出头10中，能够在玻璃管20上减少颈部等易于集中应力的部分，能够抑制破损。而且，后端29内侧倒角为锥状，成为连接供给管4时难以产生台阶的形状。因而，包含供给管4的连接部分在内，在该喷出头10中，能够抑制气泡产生，能够抑制液状物质9堆积。 
图16中示出了喷出头的另一不同例子。在该喷出头10中，使连接喷嘴顶端21与扁平部23的第1圆筒部22向45度方向弯曲，从而使喷嘴开口11从玻璃管20的中心轴线的方向朝向相差大致45度的方向。因而，能够向与喷出头10的中心轴不同的方向喷出液状物质9。圆筒部22只要在玻璃管20的强度、弯曲连络通路12时的压力损失等方面没有问题，就能够弯曲为任意角度，能够使喷嘴开口11朝向任意方向。 
图17表示具有多个喷出头10的头部件(head block)80的一个例子。该头部件80具有用于将多个喷出头10的顶端21固定 在规定的位置或布局的喷嘴管固定器具81。多个喷出头10的各个圆筒部22弯曲为适当的角度，多个喷嘴开口11能够集中配置在狭小的面积上。另一方面，由于各个喷出头10的PIEZO压电元件6分散布局，因此布线等容易，示出了利用使用了玻璃管20的喷出头10能够构成多喷嘴型的喷出头的情况。并不限定用板状的固定器具固定多个喷嘴开口11，也可以使用接合构件接合玻璃管20的顶端部分21，或用粘结剂固定玻璃管20的顶端部分21。 
而且，在上述说明中，虽然没有示出利用喷出头10喷出液状物质9的对象物、例如颗粒、试验管、试验用的记录纸、以及用于使喷出头10或对象物移动的机构，但是包含这些本领域技术人员所公知的机构的喷出装置也包含在本发明的范围内。 

Claims (18)

1.一种喷出头，其中，该喷出头具有：
管状构件，其包含管路的截面沿与该管路正交的第1方向延伸的扁圆状的扁平部，上述扁平部包含在外侧用于安装致动器的平坦的第1壁，该扁平部成形为内部容积因上述第1壁的位移而改变的空腔；
喷嘴开口，其设置在上述管状构件的一端，用于借助上述空腔的内部容积的改变而喷出液状物质，
上述管状构件包括位于上述扁平部的前后的第1圆筒部和第2圆筒部，上述扁平部在上述第1方向上比上述第1圆筒部和上述第2圆筒部向外侧变宽，上述扁平部在与上述第1方向正交的第2方向上比上述第1圆筒部和上述第2圆筒部向内侧变窄，
上述管状构件的相对于上述空腔位于与上述喷嘴开口相反一侧的部分中的一部分缩径。
2.根据权利要求1所述的喷出头，其中，
上述喷嘴开口是上述管状构件的上述一端缩径而成形的。
3.根据权利要求1所述的喷出头，其中，
上述管状构件为玻璃管、树脂管、陶瓷管或金属管。
4.根据权利要求1所述的喷出头，其中，
该喷出头还具有安装在上述第1壁的外侧的平板状的第1致动器。
5.根据权利要求4所述的喷出头，其中，
上述管状构件包含与上述第1壁相对的平坦的第2壁，
该喷出头还具有安装在上述第2壁的外侧的平板状的第2致动器，该第2致动器与上述第1致动器独立地被驱动。
6.根据权利要求4所述的喷出头，其中，
上述管状构件包含与上述第1壁相对的平坦的第2壁，
该喷出头还具有安装在上述第2壁的外侧的面状的加热器。
7.根据权利要求4所述的喷出头，其中，
该喷出头还具有呈螺旋状卷绕在上述管状构件的外表面的至少一部分上的加热器。
8.根据权利要求4所述的喷出头，其中，
上述管状构件包含与上述第1壁相对的平坦的第2壁，
该喷出头还具有：
连接用的电极，其安装在上述第2壁的外侧的；
电压施加用的电极，其与上述连接用的电极相连并延伸至上述喷嘴开口附近。
9.根据权利要求4所述的喷出头，其中，
上述管状构件的自上述空腔至上述喷嘴开口的第1圆筒部弯曲。
10.一种头部件，其中，
该头部件具有多个权利要求4所述的喷出头。
11.根据权利要求10所述的头部件，其中，
包含在该头部件中的多个喷出头中的至少一个喷出头的上述管状构件的自上述空腔至上述喷嘴开口的第1圆筒部弯曲。
12.一种喷出装置，其中，该喷出装置具有：
权利要求1所述的喷出头；
平板状的第1致动器，其安装在上述第1壁的外侧；
驱动装置，其用于驱动上述第1致动器。
13.根据权利要求12所述的喷出装置，其中，
上述管状构件包含与上述第1壁相对的平坦的第2壁，
该喷出装置还具有安装在上述第2壁的外侧的平板状的第2致动器，
上述驱动装置用于独立地驱动上述第1致动器及上述第2致动器。
14.根据权利要求12所述的喷出装置，其中，该喷出装置还具有：
电压施加用的电极，其延伸至上述喷嘴开口附近；
静电驱动装置，其用于对上述电压施加用的电极施加电压。
15.根据权利要求14所述的喷出装置，其中，
上述管状构件包含与上述第1壁相对的平坦的第2壁，
该喷出装置还具有安装在上述第2壁的外侧的连接用的电极，
上述电压施加用的电极与上述连接用的电极相连，
上述静电驱动装置用于对上述连接用的电极施加电压。
16.根据权利要求12所述的喷出装置，其中，该喷出装置还具有：
安装部，其能够安装用于储存液状物质的容器；
供给路，其用于从安装在上述安装部上的上述容器向上述管状构件供给液状物质。
17.一种管状构件，其包含管路的截面沿与该管路正交的第1方向延伸的扁圆状的扁平部和在上述扁平部的外侧安装有致动器的平坦的第1壁，上述扁平部成形为内部容积因上述第1壁的位移而改变的空腔，其中，
在该管状构件的一端，设有用于利用上述空腔的内部容积的改变而喷出液状物质的喷嘴开口，
该管状构件包括位于上述扁平部的前后的第1圆筒部和第2圆筒部，上述扁平部在上述第1方向上比上述第1圆筒部和上述第2圆筒部向外侧变宽，上述扁平部在与上述第1方向正交的第2方向上比上述第1圆筒部和上述第2圆筒部向内侧变窄，
该管状构件的相对于上述空腔位于与上述喷嘴开口相反一侧的部分中的一部分被缩径。
18.根据权利要求17所述的管状构件，其中，
管状构件的上述喷嘴开口是将该管状构件的上述一端缩径而成形的。
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