CN110641152B - 液体吐出装置及液体吐出方法 - Google Patents

Abstract

一种液体吐出装置及液体吐出方法，使吐出的液体的飞翔速度提高。具体而言，液体吐出装置具备：吐出液体的喷嘴；与喷嘴连通的压力室；使压力室内的液体的压力变化的压力变化部；以及控制压力变化部的控制部。控制部驱动压力变化部，并且执行：第一控制，通过使压力室内的液体的压力降低，从而使喷嘴内的液体的弯液面的中央部向压力室一侧拉入，由液体在喷嘴的内壁面形成液膜；和第二控制，在液膜形成于喷嘴的内壁面的状态下，通过使压力室内的液体的压力升高，使弯液面的中央部的形状朝向与压力室相反一侧的喷嘴的开口部一侧反转成凸形状而形成液柱，进而，使液柱从凸形状的弯液面的中央部朝向喷嘴的开口部一侧不与液膜接触地吐出。

Description

液体吐出装置及液体吐出方法

技术领域

本发明涉及液体吐出装置及液体吐出方法。

背景技术

为了将喷墨技术应用于电极形成、各种电器零件的直接形成、显示器使用的发光体或滤光器的形成、微透镜的形成等，正在进行各种研究。对应于喷墨技术的用途的扩大，涂布有吐出的液体的记录介质的种类也正在多样化。例如，专利文献1中公开了对起毛的布帛等吐出液体的方法。此外，在专利文献2中公开了对表面具有凹凸的记录介质吐出液体的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-163021号公报，

专利文献2：日本特开2004-146310号公报。

本申请的发明人们在上述的各液体吐出方法中发现了如下问题：当所吐出的液体无法获得足够的飞翔速度时，吐出的液体可能会附着在毛刺上，不能够到达布帛本体；当使喷嘴和记录介质的水平方向的相对位置变化的同时进行印刷时，喷嘴和记录介质的垂直方向的间隔变化，吐出的液体弹着于记录介质的位置可能会偏移。

发明内容

根据本发明的一个方式，提供有液体吐出装置。该液体吐出装置具备：吐出液体的喷嘴；与所述喷嘴连通的压力室；使所述压力室内的液体的压力变化的压力变化部；以及控制所述压力变化部的控制部，所述控制部驱动所述压力变化部，并且执行：第一控制，通过使所述压力室内的所述液体的压力降低，从而使所述喷嘴内的所述液体的弯液面的中央部朝向所述压力室一侧拉入，由所述液体在所述喷嘴的内壁面形成液膜；以及第二控制，在所述液膜形成于所述内壁面的状态下，通过使所述压力室内的所述液体的压力升高，使所述弯液面的中央部的形状朝向与所述压力室相反一侧的所述喷嘴的开口部一侧反转成凸形状而形成液柱，进而，使所述液柱从所述凸形状的所述弯液面的中央部朝向所述开口部一侧不接触所述液膜地吐出。

附图说明

图1是示出第一实施方式中的液体吐出装置的概略构成的说明图。

图2是示出第一实施方式中的头部的概略构成的说明图。

图3是示出供给至压电元件的驱动电压的波形的一例的说明图。

图4是示意性地示出初始状态下的喷嘴内的弯液面的状态的说明图。

图5是示意性地示出第一工序中的喷嘴内的弯液面的状态的说明图。

图6是示意性地示出第二工序中的喷嘴内的弯液面的状态的说明图。

图7是示意性地示出第三工序中的喷嘴内的弯液面的状态的说明图。

图8是示意性地示出液体吐出后的喷嘴内的弯液面的状态的说明图。

图9是示出关于毛细管数和虚拟喷嘴直径的关系的试验结果的说明图。

图10是示意性地示出第一工序中的喷嘴内的弯液面的状态的其他说明图。

图11是示意性地示出第一工序中的喷嘴内的弯液面的状态的其他说明图。

图12是示出具有循环流路的头部的概略构成的说明图。

图13是示出具有多个喷嘴的头部的概略构成的说明图。

附图标记说明

10…储罐；20…加压泵；30…供给管；40…头部；41…壳体；42…供给流路；43、43a、43b、43c…压力室；44、44a、44b、44c…压力变化部；45…压电元件；46…循环流路；50…扩大位移机构；51…第一隔壁；52…第一弹性部件；53…收容室；54…第二隔壁；55…第二弹性部件；60、60a、60b、60c…喷嘴；61…直线部；62…锥形部；63…内壁面；64…喷嘴开口部；71…液膜；72…液柱；73…液滴；90…控制部；100…液体吐出装置。

具体实施方式

A.第一实施方式：

图1是示出第一实施方式中的液体吐出装置100的概略构成的说明图。液体吐出装置100具备储罐10、加压泵20、供给管30、头部40、控制部90。

储罐10中收容有液体。储罐10内的液体被加压泵20加压，通过供给管30供给至头部40。本实施方式中的加压泵20是能够供给固定流量的液体的定量泵。作为定量泵，能够采用脉动少的齿轮泵。另外，例如，通过在供给管30的一部分设置用于吸收脉动的缓冲罐，也能够使用隔膜型或柱塞型的各种定量泵。

通过供给管30供给至头部40的液体通过头部40吐出。头部40的动作被控制部90控制。控制部90例如能够由包含CPU等处理器、主存储器、非易失性存储器的计算机实现。在控制部90内的非易失性存储器中储存有用于控制头部40的计算机程序。控制部90通过执行该计算机程序来实现包含后述的第一工序、第二工序、第三工序并由头部40进行的液体的吐出。

在本实施方式中，通过头部40吐出的液体具有50mPa·s以上的粘度。该液体的粘度优选在50～10000mPa·s的范围内。液体只要是物质为液相时的状态的材料即可，如溶胶、凝胶等的液态的材料也包含在液体中。另外，不仅是作为物质的一状态的液体，由颜料或金属粒子等固形物构成的功能材料的粒子溶解、分散或混合于溶剂中而成的物质等也包含在液体中。作为液体的代表例，列举出墨水或液晶乳化剂等。作为墨水，包含一般的水性墨水和油性墨水以及凝胶墨水、热熔墨水等各种液体状组成物。

作为金属粒子，例如能够使用Sn-Pb类材料、Sn-Ag类材料、Sn-Ag-Cu类材料、Sn-Bi类材料、Sn-Cu类材料、Sn-Cu-Ni类材料、Sn-Ag-Bi类材料、Sn-Ag-Bi-In类材料、Sn-Ag-Bi-Cu类材料、Sn-Zn类材料、Sn-Zn-Bi类材料等。

作为溶剂，例如优选例示直链状或支链状的脂肪族烃、脂环式烃或芳香族烃、以及它们的烃的卤素取代物、硅油等。作为一个例子，可单独使用或混合使用己烷、庚烷、辛烷、异辛烷、癸烷、异癸烷、十氢萘、壬烷、十二烷、异十二烷、环己烷、环辛烷、环癸烷、甲苯、二甲苯、均三甲基苯、ISOPAR C、ISOPAR E、ISOPAR G、ISOPAR H、ISOPAR L、ISOPAR M(ISOPAR：EXON公司的产品名)、SHELLSOL 70、SHELLSOL 71(SHELLSOL：SHELL OIL公司的产品名)、AMSCO OMS、AMSCO 460溶剂(AMSCO：SPIRITS公司的产品名)、KF-96L(信越SILICON公司的产品名)等。

粒子是指例如具有球形、旋转椭圆体形状以及不定形等任意形状的粒状物。粒径是指在假定粒子具有球形的情况下所得到的粒子的尺寸，可以由粒子形成的粒状材料的平均粒径表示。作为粒子的集合物的粒状材料的粒径分布能够通过激光衍射/散射法求出，例如能够使用MICROTRAC FRA(日机装株式会社制)求出。粒子的平均粒径是由如此获得的粒状材料的粒径分布求出的体积平均的粒径。

图2是示出第一实施方式中的头部40的概略构成的说明图。头部40具备吐出液体的喷嘴60、连通于喷嘴60的压力室43、使压力室43内的液体的压力变化的压力变化部44。压力变化部44被控制部90控制。

从储罐10供给至头部40的液体经由供给流路42流入压力室43。压力室43内的液体通过被压力变化部44加压而从喷嘴60吐出。在本实施方式中，喷嘴60具备直线部61、锥形部62。直线部61在与压力室43的相反侧的端部具有喷嘴开口部64，是喷嘴60的中心轴CL和喷嘴60的内壁面63的角度不到5度的喷嘴60的部位。直线部61的内径设定在50～1000μm的范围内。另外，喷嘴60的中心轴CL和喷嘴60的内壁面63的角度在将喷嘴60的内壁面63的表面粗糙度和时刻处理的加工痕迹所产生的凹凸平均化的状态下算出。锥形部62是与直线部61相比设置于压力室43侧并且喷嘴60的中心轴CL和喷嘴60的内壁面63的角度在5度以上的喷嘴60的部位。锥形部62中的喷嘴60的内径随着朝向压力室43侧而变大。锥形部62中的内壁面63的切线和喷嘴60的中心轴CL的角度优选在45度以下。锥形部62在包含喷嘴60的中心轴CL的截面中可以是直线状，也可以是曲线状。另外，喷嘴60也可以不具备锥形部62。在该情况下，直线部61直接连通于压力室43。

本实施方式中的压力变化部44具备压电元件45、扩大位移机构50。扩大位移机构50具备第一隔壁51、第一弹性部件52、收容室53、第二隔壁54、第二弹性部件55。压电元件45根据被控制部90施加的电压而进行伸缩。压电元件45的伸缩方向上的一个端部固定于头部40的壳体41，压电元件45的伸缩方向上的另一端部固定于第一隔壁51。第一隔壁51的外周缘经由第一弹性部件52被壳体41支承。在夹着第一隔壁51与压电元件45的相反侧设置有封入工作流体的收容室53。本实施方式中的工作流体是分散有填料的具有规定的粘度的液体。在收容室53的与第一隔壁51的相反侧设置有第二隔壁54。第二隔壁54的外周缘经由第二弹性部件55被壳体41支承。第一隔壁51与工作流体接触的面积比第二隔壁54与工作流体接触的面积大。另外，工作流体不限于液体，只要由从外部受到压力而变形时示出流动性并且像液体那样表现出能够全方位地传递压力的流体的性质的材料构成即可。例如，工作流体可以是以硅橡胶为主的各种橡胶材料，也可以是同时具有流动性和弹性的凝胶体。

如果压电元件45根据被控制部90施加的电压而位移，则压电元件45使第一隔壁51朝向收容室53侧位移。朝向收容室53侧位移的第一隔壁51经由封入收容室53的工作流体使第二隔壁54朝向压力室43侧位移。朝向压力室43侧位移的第二隔壁54使压力室43的容积变化。此时的第二隔壁54的位移量通过帕斯卡原理而扩大，因此，比第一隔壁51的位移量大。即，第二隔壁54的位移量比第一隔壁51的位移量大。因此，压力室43的容积的变化比不具备扩大位移机构50的方式大。通过压力室43的容积缩小，压力室43内的液体被加压。另一方面，通过压力室43的容积扩大，压力室43内的液体被减压。另外，扩大位移机构50不限于上述方式，能够采用各种方式。例如，也可以是通过杠杆将压电元件45的位移扩大，并且通过杠杆使构成压力室43的壁面的振动板变形而使压力室43的容积变化的方式。

图3是示出通过控制部90供给至压电元件45的驱动电压的波形的一例的说明图。在图3中，表示用于将液体从喷嘴60的吐出进行一循环的驱动波形。在驱动波形中，包含使压力室43内的液体减压的拉入波形部分W1和使压力室43内的液体加压的推出波形部分W2。首先，控制部90将拉入波形部分W1供给至压电元件45。通过供给拉入波形部分W1，压电元件45向缩小的方向位移，压力室43的容积扩大，压力室43内的液体被减压。接着，控制部90将推出波形部分W2供给至压电元件45。通过供给推出波形部分W2，压电元件45向伸长的方向位移，压力室43的容积缩小，压力室43内的液体被加压，液体从喷嘴60吐出。

图4至图8是示意性地示出本实施方式中从喷嘴60吐出液体时的、喷嘴60内的弯液面的动作的说明图。在图4至图8中，将喷嘴60内的样子表示为包含喷嘴60的中心轴CL的剖视图。在图4中，表示初始状态下的喷嘴60内的弯液面的状态。在初始状态下，由于压力室43内的液体中不产生压力变化，因此，弯液面的外周缘位于喷嘴开口部64，弯液面的中央部M由于表面张力而与喷嘴60内的喷嘴开口部64相比位于压力室43侧。

在图5中，表示第一工序中的喷嘴60内的弯液面的状态。首先，在第一工序中，控制部90对压电元件45供给拉入波形部分W1，通过使压力室43内的液体的压力降低，弯液面的中央部M被朝向压力室43侧拉入，使得液体产生的液膜71停留于喷嘴60的内壁面63。在图5中，将弯液面的中央部M拉入到直线部61内。通过在喷嘴60的内壁面63形成液膜71，也能够认为在喷嘴60内形成由液膜71产生的虚拟的喷嘴。在本说明书中，将该液膜71产生的虚拟的喷嘴也称为虚拟喷嘴。虚拟喷嘴直径Dp为从喷嘴直径D减去形成于喷嘴60的内壁面63的液膜71的厚度tm的2倍而得到的直径以下。如后述，虚拟喷嘴直径Dp为相对于喷嘴直径D三分之二以下的直径。关于形成于喷嘴60的内壁面63的液膜71的厚度tm的算出方法将后述。在本说明书中，将控制部90控制压电元件45而进行第一工序也称为第一控制。

在图6中，表示第二工序中的喷嘴60内的弯液面的状态。在第二工序中，在喷嘴60的内壁面63形成液膜71的状态下，即在形成虚拟喷嘴的状态下，控制部90对压电元件45供给推出波形部分W2。通过压电元件45使压力室43内的液体的压力上升，使弯液面的中央部M的形状朝向喷嘴开口部64侧反转为凸形状。此时所需要的赋予压力室43内的液体的压力变化的大小和速度与在不形成上述虚拟喷嘴的情况下用于使液体从喷嘴60吐出所需要的压力变化的大小和速度为同等程度。相比于与喷嘴60的内壁面63接触的液体相比，弯液面的中央部M的阻力小，因此，如果使弯液面的中央部M的形状朝向喷嘴开口部64侧反转为凸形状，则被加压的液体开始朝向凸形状的弯液面的中央部M集中。

在图7中，表示第三工序中的喷嘴60内的弯液面的状态。在第三工序中，在弯液面的中央部M朝向喷嘴开口部64侧形成凸形状的状态下，控制部90对压电元件45继续推出波形部分W2的供给。通过压电元件45使压力室43内的液体的压力上升，在凸形状的弯液面的中央部M朝向喷嘴开口部64侧形成液柱72，液柱72以不接触液膜71的方式从喷嘴60吐出。相比于与喷嘴60的内壁面63接触的液体相比，弯液面的中央部M的阻力小，因此，与形成于喷嘴60的内壁面63的液膜71内的液体朝向喷嘴开口部64侧移动的速度相比，液柱72的弯液面的中央部M朝向喷嘴开口部64侧移动的速度快。由于液柱72以不接触液膜71的方式被推出，因此，当通过喷嘴开口部64时，所吐出的液柱72所具有的在喷嘴60的径向上的直径小于喷嘴60的内径的三分之二。在本说明书中，将控制部90控制压电元件45而进行第二工序和第三工序也称为第二控制。

在图8中，表示第三工序后的喷嘴60内的弯液面的状态。在第三工序后，向喷嘴60外吐出的液柱72成为液滴73进行飞行。之后，残留在喷嘴60内的液体的弯液面的状态返回到初始状态。另外，也可以是在喷嘴60内液柱72成为液滴73，液滴73向喷嘴60外吐出，也可以是向喷嘴60外吐出的液柱72不成为液滴73，保持液柱72状飞行。在液柱72从喷嘴60吐出之后，控制部90也可以对压电元件45供给拉入波形部分W1，使压力室43内的液体的压力降低，进行所吐出的液柱72的切尾。

在第一工序中，优选的是，弯液面的中央部M朝向压力室43侧移动的速度为在喷嘴60的内壁面63形成液膜71并且在喷嘴60内的液体中不产生空洞现象的程度的速度。空洞现象也被称为空化。在第一工序中，将弯液面的中央部M拉入的速度能够根据所吐出的液体的种类和喷嘴直径D等来设定。例如，在第三工序中，能够比所吐出的液体朝向喷嘴开口部64侧移动的速度慢2～100倍。

在第一工序中，弯液面的中央部M朝向压力室43侧移动的速度，利用频闪从喷嘴60的侧方在规定的周期内拍摄所拉入的弯液面的中央部M移动的样子，使用所得到的多个图像，通过从弯液面的中央部M沿着喷嘴60的中心轴CL开始移动之后到停止移动之前的平均速度来算出。另外，在第三工序中，所吐出的液体朝向喷嘴开口部64侧移动的速度，利用频闪从喷嘴60的侧方在规定的周期内拍摄从凸形状的弯液面的中央部M推出的液柱72的弯液面的中央部M或者液滴73的前端M1移动的样子，使用所得到的多个图像，通过从液柱72的弯液面的中央部M或者液滴73的前端M1沿着喷嘴60的中心轴CL开始移动之后到液柱72的弯液面的中央部M或者液滴73的前端M1通过喷嘴开口部64之前的平均速度来算出。

通过第三工序，吐出到喷嘴60外的液体的飞行的速度，利用频闪从喷嘴60的侧方在规定的周期内拍摄从凸形状的弯液面的中央部M推出的液柱72的弯液面的中央部M或者液滴73的前端M1移动的样子，使用所得到的多个图像，通过从液柱72的弯液面的中央部M或者液滴73的前端M1出现在喷嘴60外之后到沿着喷嘴60的中心轴CL从喷嘴开口部64移动0.5mm的距离之后的平均速度来算出。但是，液柱72的弯液面的中央部M或者液滴73的前端M1沿着喷嘴60的中心轴CL从喷嘴开口部64移动1.0mm以上的距离之后的图像不用于平均速度的算出。

如图5所示，形成于喷嘴60的内壁面63的液膜71的厚度tm为通过以下的方法求出的平均的厚度。首先，利用频闪从喷嘴60的侧方拍摄喷嘴60内的液体的状态，在所得到的二维的图像中，求出由弯液面表示的曲线中满足以下的(A)至(C)的条件的任一个的曲线的部分。(A)相对于弯液面，弯液面的曲率中心位于喷嘴60的内壁面63侧。(B)弯液面的曲率无限大。另外，这里所说的无限大的意思是弯液面的曲率半径相对于喷嘴直径D为100倍以上。(C)相对于弯液面，弯液面的曲率中心位于喷嘴60的中心轴CL侧，并且，弯液面的曲率半径比喷嘴60的最大半径大。另外，喷嘴60的最大半径是喷嘴60具有直线部61和锥形部62的情况下锥形部62的半径的最大值。在这样求出的曲线的部分中，喷嘴开口部64侧的端部为点A，压力室43侧的端部为点B。接着，求出由通过点A的中心轴CL的垂线、通过点B的中心轴CL的垂线、喷嘴60的内壁面63、弯液面包围的区域的面积S。另外，将该区域的面积S除以沿着喷嘴60的中心轴CL的方向上的点A和点B的间隔L的值为液膜71的厚度tm。另外，如图6所示，沿着喷嘴60的中心轴CL的方向上的凸形状的弯液面的中央部M和点A之间的虚拟喷嘴的最小直径为虚拟喷嘴直径Dp。

在第一工序中，形成于喷嘴60的内壁面63的液膜71的厚度tm只要在第二工序和第三工序中液柱72不接触液膜71的范围内，可以相对于喷嘴直径D是任何％。在第一工序中，形成于喷嘴60的内壁面63的液膜71的厚度tm优选相对于喷嘴直径D在20％以下。

当通过喷嘴开口部64时，所吐出的液柱72或者液滴73所具有的喷嘴60的径向上的直径能够利用频闪从喷嘴60的侧方在规定的周期内拍摄从凸形状的弯液面的中央部M推出的液柱72或者液滴73移动的样子，使用所得到的多个图像，通过计测通过喷嘴开口部64的液柱72或者液滴73所具有的最大的直径来调查。

图9是示出对毛细管数Ca和虚拟喷嘴直径Dp相对于喷嘴直径D的比的关系进行调查的试验结果的曲线图。在该试验中，使用频闪从喷嘴60的侧方在规定的周期内拍摄上述第一工序和第二工序和第三工序进行期间喷嘴60内的液体的状态，使用所得到的图像来算出液膜71的厚度tm。将从喷嘴直径D减去所算出的液膜71的厚度tm的2倍的值所得到的直径假定为虚拟喷嘴直径Dp。在该试验中，为了能够通过频闪拍摄喷嘴60内的液体的状态，使用喷嘴60由透明的丙烯树脂构成的液体吐出装置100。该试验在25℃的常温下进行。作为液体，使用在常温下具有800mPa·s的粘度的甘油。毛细管数Ca使用液体的粘度η、拉入弯液面的中央部M的速度V、液体的表面张力σ通过下式(1)来求出。

Ca＝η×V/σ…(1)

在图9中，由圆形标记表示的点P1表示喷嘴直径D为160μm的情况下的试验结果。由三角形标记表示的点P2表示喷嘴直径D为210μm的情况下的试验结果。由菱形标记表示的点P3表示喷嘴直径D为310μm的情况下的试验结果。另外，在图9中，使用下式(2)算出液膜71的厚度tm的情况下的毛细管数Ca和虚拟喷嘴直径Dp相对于喷嘴直径D的比的关系通过曲线表示。在该曲线中，将从喷嘴直径D减去使用下式(2)算出的液膜71的厚度tm的2倍的值所得到的直径作为虚拟喷嘴直径Dp。通过试验得到的液膜71的厚度tm大致符合下式(2)。

tm＝1.34×Ca^2/3/(1+1.34×2.5×Ca^2/3)…(2)

根据该试验结果，虚拟喷嘴直径Dp随着毛细管数Ca的增加而变小。在毛细管数Ca为2以上的范围中，不怎么受到喷嘴直径D的大小产生的影响，虚拟喷嘴直径Dp为相对于喷嘴直径D三分之二以下的直径。

根据以上说明的本实施方式的液体吐出装置100，在喷嘴60内形成液膜71产生的虚拟喷嘴，从虚拟喷嘴内吐出液体。由于虚拟喷嘴内的阻力比喷嘴60的内壁面63附近小，因此，能够减小所吐出的液体的能量损失，同时，能够使所吐出的液体的喷嘴60的径向上的直径比虚拟喷嘴直径Dp小。因此，能够稳定吐出高粘度且小直径的液体。

另外，在本实施方式中，由于液柱72以不接触液膜71的方式从虚拟喷嘴内吐出液体，因此，能够减小所吐出的液体的能量损失。因此，能够提高所吐出的液体的飞行速度。

另外，在本实施方式中，由于使液体从由液膜71形成的虚拟喷嘴内吐出，因此，即使在吐出包含较大粒径的材料的液体的情况下，也能够抑制喷嘴60的堵塞。

另外，在本实施方式中，虚拟喷嘴直径Dp为喷嘴直径D的三分之二以下，以不接触形成虚拟喷嘴的液膜71的方式从虚拟喷嘴内吐出液体。因此，能够吐出不到喷嘴直径D的三分之二的直径的液体。

另外，在本实施方式中，在第一工序中弯液面的中央部M朝向压力室43侧移动的速度被设定为比在第三工序中所吐出的液体朝向喷嘴开口部64侧移动的速度慢。因此，当将弯液面的中央部M拉入时，能够抑制在液体中产生空化，能够抑制液体从喷嘴60的吐出不良。

另外，在本实施方式中，在第一工序中弯液面的中央部M被拉入的长度被设定到直线部61内。因此，能够减小将弯液面的中央部M拉入时所需要的压力室43内的压力变化，能够使压力变化部44小型化。另外，当将弯液面的中央部M拉入时，能够抑制在压力室43内混入气泡。

另外，在本实施方式中，由于压力变化部44具备扩大位移机构50，因此，相对于压力室43内的液体，能够产生更大的压力变化。因此，能够更大地拉入弯液面的中央部M，同时，能够使所加压的液体相对于凸形状的弯液面的中央部M更加集中。

B.其他实施方式：

(B-1)在上述第一实施方式的液体吐出装置100中，压力变化部44具备扩大位移机构50。与此对比，压力变化部44也可以不具备扩大位移机构50。在该情况下，压力变化部44例如能够成为具备压电元件45、构成压力室43的壁面的振动板的方式。即使为该方式，通过固定于振动板的压电元件45的伸缩，能够使压力室43的容积变化。另外，对压力室43内的液体进行加压的方式不限于上述压电方式，可以是在压力室43内产生气泡对液体进行加压的热方式，也可以是通过电磁阀和阀对压力室43内进行加压而吐出液体的阀方式。

(B-2)在上述第一实施方式的液体吐出装置100中，如图5所示，控制部90在第一工序中以液膜71从点A朝向点B逐渐变厚的方式将弯液面的中央部M拉入到直线部61内。与此对比，如图10所示，控制部90在第一工序中也可以以点B附近的液膜71比点A和点B之间的液膜71薄的方式将弯液面的中央部M拉入到直线部61内。另外，如图11所示，控制部90在第一工序中也可以将弯液面的中央部M拉入超过直线部61直到进入锥形部62内。在该情况下，由于能够搅拌锥形部62附近的液体，因此，能够抑制锥形部62附近的液体增粘。另外，在从第二工序至第三工序，由于通过加压使液体加速的距离变长，因此，能够以高速吐出液体。另外，在第一工序中，将弯液面的中央部M拉入到哪个位置，只要是能够实现第二工序和第三工序的位置即可。第二工序中的弯液面的中央部M的反转，在第一工序中将弯液面的中央部M拉入到锥形部62的情况下，可以在锥形部62内进行，也可以在直线部61内进行。

(B-3)在上述第一实施方式的液体吐出装置100中，从喷嘴60吐出的液体也可以含有填料。根据液体中含有的填料的种类，除了抑制液体的体积收缩以外，可以获得能够实现良好的显色性等的效果。另外，液体中的填料的含有率例如可以在50质量％以上。

(B-4)如图12所示，在上述第一实施方式的液体吐出装置100中，头部40也可以具备连通于喷嘴60的锥形部62的循环流路46。不从喷嘴60吐出而向循环流路46流入的液体通过泵等的压力从供给流路42在压力室43内循环。在该情况下，由于能够产生从压力室43朝向循环流路46的液体的流动，因此，能够抑制从压力室43内朝向喷嘴60的液体的增粘。优选的是，液膜71的厚度tm不在循环流路46的设置有开口的一侧进行测定，而是在循环流路46的未设置有开口的一侧进行测定。另外，向循环流路46流入的液体也可以不在压力室43内循环而排出到废液罐等。另外，循环流路46也可以连通于压力室43和喷嘴60的直线部61。

(B-5)如图13所示，在上述第一实施方式的液体吐出装置100中，头部40具备一组喷嘴60和压力室43和压力变化部44。与此对比，也可以是头部40具备喷嘴60a、60b、60c和压力室43a、43b、43c和压力变化部44a、44b、44c这样的多组的方式。在该情况下，能够从多个喷嘴60a、60b、60c稳定吐出高粘度且小直径的液体。

(B-6)在上述第一实施方式中，使用频闪从喷嘴60的侧方拍摄喷嘴60内以及喷嘴60外的液体的状态，但是也可以从沿着喷嘴60的中心轴CL的方向进行拍摄。另外，也可以使用高速照相机或激光位移计进行拍摄、计测。

C.其他方式：

本发明不限于上述实施方式，在不脱离其宗旨的范围内能够通过各种方式实现。例如，本发明能够通过以下方式实现。为了解决本发明的技术问题的一部分或者全部，或者为了达成本发明的效果的一部分或者全部，与以下记载的各方式中的技术特征对应的上述实施方式中的技术特征能够适当地进行替换或组合。另外，如果该技术特征在本说明书中没有说明是必须的，能够适当地进行删除。

(1)根据本发明的一个方式，提供有液体吐出装置。该液体吐出装置具备：吐出液体的喷嘴；与所述喷嘴连通的压力室；使所述压力室内的液体的压力变化的压力变化部；以及控制所述压力变化部的控制部，所述控制部驱动所述压力变化部，并且执行：第一控制，通过使所述压力室内的所述液体的压力降低，使所述喷嘴内的所述液体的弯液面的中央部朝向所述压力室一侧拉入，由所述液体在所述喷嘴的内壁面形成液膜；以及第二控制，在所述液膜形成于所述内壁面的状态下，通过使所述压力室内的所述液体的压力升高，使所述弯液面的中央部的形状朝向与所述压力室相反一侧的所述喷嘴的开口部一侧反转成凸形状而形成液柱，进而，使所述液柱从所述凸形状的所述弯液面的中央部朝向所述开口部一侧不接触所述液膜地吐出。

根据该方式的液体吐出喷射装置，由于喷嘴内的液膜的内侧阻力比喷嘴的内壁面附近小，进而，液柱不与液膜接触地通过液膜的内侧，因此能够减小吐出的液体的能量损失。为此，能够使吐出的液体的飞翔速度提高。

(2)在上述方式的液体吐出装置中，当通过所述喷嘴的所述开口部侧的端面时，所吐出的所述液柱所具有的在所述喷嘴的径向上的直径也可以小于所述喷嘴的内径的三分之二。

根据该方式的液体吐出装置，由于形成于喷嘴内的液膜的内侧的直径为喷嘴内径的三分之二，因此，能够吐出喷嘴内径的三分之二的直径的液体。

(3)在上述方式的液体吐出装置中，在所述第一控制中所述弯液面的中央部朝向所述压力室侧移动的速度也可以比在所述第二控制中所吐出的所述液柱朝向所述喷嘴开口部侧移动的速度慢。

根据该方式的液体吐出装置，当将弯液面拉入时，由于能够抑制在液体中产生空化，因此能够抑制液体从喷嘴的吐出不良。

(4)在上述方式的液体吐出装置中，所述喷嘴具有直线部和与所述直线部相比设置于所述压力室侧的锥形部，所述锥形部中的所述喷嘴的直径随着朝向所述压力室侧而变大，在所述第一控制中，所述弯液面的中央部也可以被拉入到所述直线部内。

根据该方式的液体吐出装置，由于能够减小将弯液面拉入时所需要的压力室内的压力变化，因此，能够使压力变化部小型化。另外，当将弯液面拉入时，能够抑制在压力室内混入气泡。

(5)在上述方式的液体吐出装置中，所述喷嘴具有直线部和与所述直线部相比设置于所述压力室侧的锥形部，所述锥形部中的所述喷嘴的直径随着朝向所述压力室侧而变大，在所述第一控制中，所述弯液面的中央部也可以被拉入直到进入所述锥形部内。

根据该方式的液体吐出装置，由于能够搅拌锥形部附近的液体，因此，能够抑制锥形部附近的液体增粘。另外，由于液体被加压而加速的距离变长，因此，能够以高速吐出液体。

(6)在上述方式的液体吐出装置中，所述液体也可以含有填料。

根据该方式的液体吐出装置，根据液体中含有的填料的种类，除了抑制液体的体积收缩以外，可以获得能够实现良好的显色性等的效果。

(7)在上述方式的液体吐出装置中，也可以具备连通于所述压力室而使所述液体在所述压力室循环的循环流路。

根据该方式的液体吐出装置，由于能够产生从压力室朝向循环流路的液体的流动，因此，能够抑制从压力室内朝向喷嘴的液体的增粘。

(8)在上述方式的液体吐出装置中，所述压力变化部也可以具备压电元件和将所述压电元件的位移量扩大的扩大位移机构。

根据该方式的液体吐出装置，由于能够产生比压力室内大的压力变化，因此，能够更大地拉入弯液面的中央部，同时，能够使所加压的液体相对于弯液面的凸形状的中央部更加集中。

(9)在上述方式的液体吐出装置中，具备多组所述喷嘴、所述压力室和所述压力变化部，所述控制部也可以控制各个所述压力变化部。

根据该方式的液体吐出装置，能够从多个喷嘴稳定吐出高粘度且小直径的液体。

本发明也能够通过液体吐出装置以外的各种方式来实现。例如，能够通过液体吐出方法和液体吐出头、实现其控制方法的计算机程序、记录该计算机程序的非临时的记录介质等方式来实现。

Claims (9)

1.一种液体吐出装置，其特征在于，具备：

喷嘴，吐出液体；

压力室，与所述喷嘴连通；

压力变化部，使所述压力室内的液体的压力变化，并且具备压电元件和将所述压电元件的位移量扩大的扩大位移机构；以及

控制部，控制所述压力变化部，

所述控制部驱动所述压力变化部，并执行以下控制：

第一控制，通过使所述压力室内的所述液体的压力降低，从而使所述喷嘴内的所述液体的弯液面的中央部朝向所述压力室一侧拉入，在所述喷嘴的内壁面形成所述液体产生的液膜；以及

第二控制，在所述液膜形成于所述内壁面的状态下，通过使所述压力室内的所述液体的压力升高，使所述弯液面的中央部的形状朝向与所述压力室相反一侧的所述喷嘴的开口部一侧反转成凸形状而形成液柱，进一步，使所述液柱从所述凸形状的所述弯液面的中央部朝向所述开口部一侧以不接触所述液膜的方式吐出，

所述扩大位移机构具备：

第一弹性部件；

第一隔壁，固定于所述压电元件的伸缩方向上的一个端部；

第二弹性部件；以及

第二隔壁，与工作流体接触的面积比所述第一隔壁小，

所述第一隔壁的外周缘经由所述第一弹性部件被所述液体吐出装置的壳体支承，

所述第二隔壁的外周缘经由所述第二弹性部件被所述液体吐出装置的壳体支承，

若所述压电元件根据被所述控制部施加的电压而位移，则所述第二隔壁的位移量比所述第一隔壁的位移量大。

2.根据权利要求1所述的液体吐出装置，其特征在于，

当通过所述喷嘴的所述开口部一侧的端面时，所吐出的所述液柱所具有的在所述喷嘴的径向上的直径小于所述喷嘴的内径的三分之二。

3.根据权利要求1或2所述的液体吐出装置，其特征在于，

在所述第一控制中所述弯液面的中央部朝向所述压力室一侧移动的速度比在所述第二控制中所吐出的所述液柱朝向所述喷嘴开口部一侧移动的速度慢。

4.根据权利要求1或2所述的液体吐出装置，其特征在于，

所述喷嘴具有直线部和与所述直线部相比设置于所述压力室一侧的锥形部，

所述锥形部中的所述喷嘴的直径随着朝向所述压力室一侧而变大，

在所述第一控制中，所述弯液面的中央部被拉入到所述直线部内。

5.根据权利要求1或2所述的液体吐出装置，其特征在于，

所述喷嘴具有直线部和与所述直线部相比设置于所述压力室一侧的锥形部，

所述锥形部中的所述喷嘴的直径随着朝向所述压力室一侧而变大，

在所述第一控制中，所述弯液面的中央部被拉入直到进入所述锥形部内。

6.根据权利要求1或2所述的液体吐出装置，其特征在于，

所述液体含有填料。

7.根据权利要求1或2所述的液体吐出装置，其特征在于，

具备连通于所述压力室而使所述液体在所述压力室循环的循环流路。

8.根据权利要求1或2所述的液体吐出装置，其特征在于，

将所述喷嘴、所述压力室和所述压力变化部具备多组，

所述控制部控制各个所述压力变化部。

9.一种液体吐出方法，其特征在于，用于使液体从喷嘴吐出，所述液体吐出方法包括：

第一工序，通过使用使连通于所述喷嘴的压力室内的液体的压力变化并且具备压电元件和将所述压电元件的位移量扩大的扩大位移机构的压力变化部而使所述压力室内的所述液体的压力降低，将所述喷嘴内的所述液体的弯液面的中央部朝向所述压力室一侧拉入，在所述喷嘴的内壁面形成所述液体产生的液膜；

第二工序，在所述内壁面形成所述液膜的状态下，通过使用所述压力变化部而使所述压力室内的所述液体的压力上升，使所述弯液面的中央部的形状朝向与所述压力室相反一侧的所述喷嘴的开口部一侧反转为凸形状而形成液柱；以及

第三工序，在所述弯液面的中央部朝向所述喷嘴的所述开口部一侧形成所述凸形状的状态下，通过使用所述压力变化部而使所述压力室内的所述液体的压力上升，使所述液柱从所述凸形状的所述弯液面的中央部朝向所述开口部一侧以不接触所述液膜的方式吐出，

所述扩大位移机构具备：

第一弹性部件；

第一隔壁，固定于所述压电元件的伸缩方向上的一个端部；

第二弹性部件；以及

第二隔壁，与工作流体接触的面积比所述第一隔壁小，

所述第一隔壁的外周缘经由所述第一弹性部件被所述液体吐出装置的壳体支承，

所述第二隔壁的外周缘经由所述第二弹性部件被所述液体吐出装置的壳体支承，

若所述压电元件根据被施加的电压而位移，则所述第二隔壁的位移量比所述第一隔壁的位移量大。

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