JP2009045580A - 薬液供給装置および液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェットヘッドノズルに薬液を精度良く供給する。また、簡便な構成で、
低消費電力の薬液供給装置を提供する。
【解決手段】インクジェットヘッドノズルに薬液を供給する薬液供給装置を、端部に開口
（１０１ａ）を有し、薬液が充填されるパック（１０１）と、パックに貼り付けられた可
撓性弾性体（１０１ｂ）と、金属板をパックの他端側から巻き取る軸（１０３）と、を有
するよう構成する。かかる構成によれば、パックを上記他端側から巻き取りつつ所定の位
置で固定でき、巻き取り期間は、パック内を加圧状態とし、巻き取り期間終了後は、パッ
ク内を可撓性弾性体のバックテンションにより負圧状態とできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、薬液供給装置および液滴吐出装置に関し、特に、消臭剤或は芳香剤を含む薬
液の供給や吐出に関する。

近年、家庭や店舗等で芳香剤や消臭剤を散布することが一般的となっている。これらの
薬剤は薬液容器から、ろ紙等に含浸させたり、スプレー缶から室内に放散している。しか
しながら、ろ紙に含浸させた場合、家庭では不在時や夜間等、店舗では定休日など人がい
ない状態でも常時放散されており無駄が多く、何より店舗では混雑時に多量に散布するこ
とができず、散布量の制御が困難であった。スプレー缶の場合、必要な時のみ放散できる
が、スプレー缶は微量吐出には向いておらず、長時間に渡り放散させるには適していなか
った。例えば、下記文献１（実用新案登録第３０８８４８号公報）では超音波振動素子を
用いミストを発生させる装置が開示されている。
実用新案登録第３０８８４８号公報

上記文献１によれば放散量の制御は容易であるものの、超音波振動子は消費電力が大き
く電池駆動が困難である。特に店舗で使用する場合、散布に適した場所にコンセントが有
るとは限らず、コンセントから電源コードを延長することは店舗の美観上好ましくなかっ
た。

本発明者は、微量を数時間に渡り噴霧するのに向いており、電池駆動が可能なインクジ
エット方式による薬液散布方法を検討している。
しかしながら、追って詳細に説明するように、インクジエット方式では、薬液をヘッド
に供給するために、ノズル面のメニスカスの表面張力（いわゆる毛細管現象）を利用して
おり、ヘッドへの薬液の供給機構に工夫が必要である。さらに、通常のインクジエットプ
リンタと異なり、使用状況や使用薬液量が異なるため、制御や整備が簡便な機構とする必
要がある。

そこで、本発明は、インクジェットヘッドノズルに薬液を精度良く供給する薬液供給装
置を提供することを目的とする。また、簡便な構成で、低消費電力の薬液供給装置を提供
することを目的とする。

（１）本発明に係る薬液供給装置は、インクジェットヘッドノズルに薬液を供給する薬
液供給装置であって、端部に開口を有し、薬液が充填されるパックと、前記パックに貼り
付けられた可撓性弾性体と、前記金属板を前記パックの他端側から巻き取る軸と、を有す
る。

かかる構成によれば、インクジェットヘッドノズルに精度良く薬液を供給することがで
きる。また、簡便な構成、低消費電力で薬液を供給することができる。

好ましくは、前記軸は、ピニオンを有し、前記ピニオンと噛み合うラックを有する。か
かる構成によれば、パックを容易に巻き取ることができる。また、容易に巻き戻りを防止
することができる。

好ましくは、前記軸は、前記パックを前記他端側から巻き取りつつ所定の位置で固定さ
れ、前記巻き取り期間は、前記パック内が加圧状態となり、前記巻き取り期間終了後は、
前記パック内が前記可撓性弾性体のバックテンションにより負圧状態となる。かかる構成
によれば、パックの他端側から巻き取ることにより加圧することでインクジェットヘッド
に薬液を供給することができる。さらに、可撓性弾性体の戻ろうとする力により負圧が発
生し、ノズル内への薬液の毛管現象による供給を妨げることがない。

好ましくは、前記可撓性弾性体は、金属板である。このように、金属板を用いることに
より精度良くパックを巻き取れるとともに、金属板のバックテンションを利用し、負圧を
印加することができる。

例えば、前記薬液は、消臭成分や芳香成分を含む。かかる構成によれば、効率的に店舗
の消臭や芳香剤散布を行う事ができる。

（２）本発明に係る液滴吐出装置は、インクジェットヘッドと、前記インクジェットヘ
ッドに薬液を供給する薬液供給手段と、を有する液滴吐出装置であって、前記薬液供給手
段として上記薬液供給装置を有する。

かかる構成によれば、精度良く薬液の吐出を行うことができる。また、簡便な構成、低
消費電力で薬液の吐出を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の機能を
有するものには同一もしくは関連の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。

＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態の薬液供給装置の構成を示す斜視図である。図２は、本実施の形
態の液滴吐出装置の構成を示す斜視図および断面図である。図３は、インクジェットヘッ
ド（吐出ヘッド）の一例を示す分解斜視図である。

図１に示すように、本実施の形態の薬液供給装置（カートリッジ）１００は、薬液が充
填されているパック（袋、容器）１０１を有する。このパックは、例えば、ポリエチレン
シートにアルミ箔をラミネートしたフィルム２枚の外周を熱圧着して形成される。パック
１０１の一端にはコネクタ１０１ａが設けられ、当該コネクタ１０１ａから後述するイン
クジェットヘッド２０３に薬液が供給される。このコネクタ１０１ａは、例えば、ポリエ
チレン製であり、パック１０１の端部に熱圧着される。

また、パック１０１には、略コの字状の金属板１０１ｂが接着されている。金属板１０
１ｂは、例えば、軟鉄製の板材であり、軟鉄とすることで、適度なスプリングバックが生
じ、後述するように、パック１０１内を僅かに負圧とすることができる。この負圧により
インクジェットヘッド２０３から薬液が溢れ出すことを防止できる。

この金属板１０１ｂは、例えば、パック１０１の側面に、両面テープにより貼り付ける
ことができる。また、金属板１０１ｂのパック１０１の他端側には、突起（差込部）が設
けられ、軸（巻き取り軸、ローラー）１０３のスリット（切り込み）に差し込まれている
。

軸１０３の上部および下部には、それぞれピニオン（円形歯車）１０３Ａ、１０３Ｂが
設けられ、これらピニオン１０３Ａ、１０３Ｂは、それぞれラック（平板歯車）１０５Ａ
、１０５Ｂと噛み合わされている。さらに、ピニオン１０３Ａの上部には、円盤状の巻き
取りノブ１０３Ｃが設けられている。なお、ラック１０５Ａ、１０５Ｂは、後述するケー
ス２０１の内側に固定される。

従って、巻き取りノブ１０３Ｃを手動で回転させることにより、パック（金属板１０１
ｂ）１０１を軸１０３に巻き取る（巻き上げる、絞る）ことができる（図５、図７参照）
。

また、図１の薬液供給装置（パック１０１）１００は、図２の液滴吐出装置に内蔵され
る。

図２に示すように、液滴吐出装置２００は、ケース２０１で覆われ、その第１面は、開
閉可能扉２０１Ａとなっている。また、ケース２０１の上面にはスリット（開口）が設け
られ、その上部にはノブ１０３Ｃが突出している。パック１０１の巻き取りに応じてスリ
ット内を軸１０３がコネクタ１０１ａの方向へ移動する。

ケース２０１の第２面には、インクジェットヘッド２０３が設けられ、インクジェット
ヘッド２０３は、ヘッドコネクタ２０５を介して後述するコントローラにより駆動される
。

また、図２（Ｂ）に示すように、パック１０１のコネクタ１０１ａは、インクジェット
ヘッド２０３と流路２０７を介して接続される。
インクジェットヘッド２０３の構造に限定はないが、その構成の一例を図３に示す。図
３に示すようにインクジェットヘッド２０３は、加圧室基板２１、電極基板２２及びカバ
ーガラス２３の積層体よりなる。

加圧室基板２１は、例えば単結晶シリコンからなり、エッチング等によって液体供給口
２５、オリフィス２６、ノズル（加圧室）２７、ノズル孔２０３Ａとなる凹部が形成され
ている。また、ノズル２７の底面部は振動板２９となっており、加圧室基板２１には電圧
をかけるための共通電極３０が形成されている。

電極基板２２は例えばホウ珪酸ガラスからなり、エッチング等で形成された凹部にＩＴ
Ｏ等からなる個別電極３１及び配線３２が設けられている。また、カバーガラス２３はホ
ウ珪酸ガラス、単結晶シリコン等からなる。

図３に示すインクジェットヘッド２０３の液体供給口２５もしくは、当該液体供給口２
５に繋がるキャビティ（液だめ）に、上述のパック１０１から流路２０７を介して薬液が
供給される。この薬液は、毛細管現象によりノズル２８内に充填される。その後、後述す
るコントローラから共通電極３０及び個別電極３１に電圧を付与すると、それにより生じ
る静電力により振動板２９が個別電極３１側に引き付けられ、電圧をオフにすると静電力
が解除されて元の位置に戻ろうとする。このときにノズル（加圧室）２７に付与される圧
力によりノズル孔２０３Ａより数ピコリットル程度（例：約１００ｐｌ）の微小液滴が吐
出される。

図４に、液滴吐出装置とコントローラとの接続例を示す。液滴吐出装置２００とコント
ローラ３０１は、ボックス３００内に収容されている。コントローラ３０１にはバッテリ
ー（電池）３０３が接続され、コントローラ３０１と液滴吐出装置２００とはケーブル３
０５で接続されている。ボックス３００は、壁面４００に固定されている。なお、液滴吐
出装置２００とコントローラ３０１等を別体とせず、一体としてもよい。

薬液としては、例えば、消臭剤や芳香剤が好適に用いられる。また、薬液は消臭剤とし
てオレンジ油、レモン油、ラベンダー油、レモングラス油等の植物精油からなるテルペン
類や、芳香剤としてｄ−リモネンや酢酸エチル、酢酸ブチル、ターピネオール等による柑
橘系やトランス-2-ヘキセナール、トランス-2-ヘキセノール、シス-3-ヘキセノール等が
好適であり、適当な溶剤（例えば、アルコール等）で希釈して用いても良い。

本実施の形態の薬液供給装置によれば、上記を含有する薬液等を精度良くインクジェッ
トヘッドに供給することができる。また、簡便な構成、低消費電力で薬液を供給すること
ができる。以下、この効果を図５を参照しながら詳細に説明する。図５は、薬液の供給（
充填）の様子を示す斜視図である。

まず、液滴吐出装置（図２）にパック１０１をセットし、ノブ１０３Ｃを回転させるこ
とによりパック１０１の内を加圧し、インクジェットヘッド１０３に薬液を供給する。こ
の際、ノブ１０３Ｃの回転は、流路２０７やノズル２７に繋がるキャビティに薬液が充填
される程度でよい。

このように、本実施の形態においては、パック１０１の巻き取りにより容易に薬液を供
給することができる。また、ピニオン−ラック機構を用いることにより所定の位置での固
定が容易となる。また、巻き戻りを防止し、巻き戻りによるノズル孔２０３Ａからの空気
の引き込みや、それによる、吐出不良を低減することができる。

この後、薬液は、ノズル２７に繋がるキャビティからノズル２７内へ、毛細管現象によ
り充填される。

ここで、本実施の形態においては、パック１０１に貼り付けられた金属板１０１ｂを軸
１０３により巻き取っているため、軸１０３の巻き取り期間後に、金属板１０１ｂの戻ろ
うとする力（バックテンション）により、パック１０１内に負圧（大気圧より低い圧力）
が生じる。

よって、ノズル２７への継続的な加圧を防止でき、毛細管現象による薬液の充填および
吐出駆動を精度良く行なうことができる。仮に、上記負圧が加わらない場合には、毛細管
現象が生じず、ノズル孔２０３Ａからパック１０１内の薬液がすべて流れ出してしまう。

このように、本実施の形態によれば、薬液の供給のための加圧とその後の負圧を簡便な
構成で生じさせることができる。

この後、インクジェットヘッド２０３の駆動により、ノズル孔２０３Ａから薬液を吐出
させる。なお、一度、薬液を供給した後は、後述するトラブルがない限り、薬液が随時供
給され長期間（例えば、数ヶ月）の散布が可能となる。また、吐出に際し、前述のコント
ローラ３０１で、吐出量や吐出間隔を調整することにより、効果的な薬液の散布を行うこ
とができる。例えば、一日の内、店舗の開店時や混雑時等、多くの消臭剤や芳香剤を散布
する必要のある時間帯で、所定量の薬液を所定の間隔で吐出することができる。

さらに、本実施の形態によれば、通常のインクジェットプリンタに用いられるような加
圧又は減圧用のポンプを必要とせず、これらのポンプを駆動させるための電力を必要とし
ない。よって、長期間、例えば、数ヶ月（季節毎の店舗の模様替え間）の期間、バッテリ
ー交換をすることなく店舗に散布することが可能となる。

図６に、本実施の形態の液滴吐出装置を用いた薬液の散布方法の一例を示す。図６に示
すように、例えば、店舗内のフロアー５００の複数の壁面４００の適切な高さにボックス
（液滴吐出装置）３００を取り付け、薬液を散布する。なお、ひとつの壁面４００に複数
の液滴吐出装置を設けても良い。

＜実施の形態２＞
実施の形態１においては、パック１０１のセット時の薬液の供給（加圧）を例に説明し
たが、上記薬液供給装置は、薬液の再供給（再充填）の際にも効果を奏する。図７は、本
実施の形態の薬液の再供給の様子を示す斜視図である。なお、装置構成は、実施の形態１
の場合と同様であるためその説明を省略する。

前述した通り、一度、薬液を供給した後は、薬液が随時供給され長期間の散布が可能で
ある。しかしながら、何らかの要因により吐出不良が生じた場合に、作業者が手動により
ノブ１０３を回転させ、さらに、パック（金属板１０１ｂ）１０１を軸１０３に巻き取る
ことにより、パック１０１内を加圧し、インクジェットヘッド１０３に薬液を再供給する
ことができる。

この後、薬液は、実施の形態１の場合と同様に、ノズル２７に繋がるキャビティからノ
ズル２７内へ、毛細管現象により充填される。

ここで、本実施の形態においても、パック１０１に接着された金属板１０１ｂを軸１０
３により巻き取っているため、軸１０３の巻き取り期間後に、金属板１０１ｂの戻ろうと
する力（バックテンション）により、パック１０１内に負圧（大気圧より低い圧力）が生
じる。

このように、本実施の形態においても、薬液の再供給のための加圧とその後の負圧を簡
便な構成で生じさせることができる。

また、吐出不良の有無については、例えば、吐出の際の共通電極３０及び個別電極３１
間に流れる電流又は電圧パルスにより検出することができる。良好に吐出が行われた場合
と、吐出不良が生じた場合とでは、上記パルスが異なる。よって、吐出不良に係るパルス
が検出された場合には、アラームを表示させる、又は、異常信号を送信するなどにて、作
業者に知らせることができる。これらの制御は、前述のコントローラ３０１により行うこ
とができる。但し、全ノズルに対し吐出毎のパルス検出を行う場合には消費電力が大きく
なるため、一部のノズルに対し、定期的（例えば、１日に一回など）にパルス検出を行う
ことが望ましい。

なお、上記実施の形態においては、金属板１０１ｂを用いたが、プラスチックなど他の
材料を用いてもよい。即ち、軸１０３により巻き取ることが可能であり、かつ、巻き取り
後にバックテンション（スプリングバック、ばね弾性）が生じる材料（可撓性弾性材料）
であれば、他の材料を用いてもよい。また、パック１０１の材料も適宜変更可能である。

また、上記実施の形態（図３）においては、静電駆動方式のインクジェットヘッドを例
に説明したが、駆動方式に限定はなく、圧電駆動やサーマル駆動のヘッドを用いてもよい
。但し、消臭剤や芳香剤に熱の影響を及ぼさず、また、消費電力が低いという観点からは
、静電駆動方式又は圧電駆動方式を用いることが好ましい。

また、上記実施の形態においては、パック１０１の巻き取り機構としてピニオン−ラッ
ク機構を用いたが、巻き取り機構はかかる構造に限られず種々の変更が可能である。

また、上記実施の形態においては、バッテリー駆動を例に説明したが、電源線から電力
を供給してもよい。また、上記実施の形態においては、ノブ１０３Ｃを手動で動作させた
が、供給電力に余裕がある場合には、電動で動作させてもよい。

このように、上記実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜
に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実
施の形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良
を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明ら
かである。

実施の形態１の薬液供給装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態１の液滴吐出装置の構成を示す斜視図および断面図である。 インクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図である。 液滴吐出装置とコントローラとの接続例を示す図である。 薬液の供給（充填）の様子を示す斜視図である。 実施の形態１の液滴吐出装置を用いた薬液の散布方法の一例を示す図である。 実施の形態２の薬液の再供給（再充填）の様子を示す斜視図である。

符号の説明

２１…加圧室基板、２２…電極基板、２３…カバーガラス、２５…液体供給口、２６…
オリフィス、２７…ノズル（加圧室）、２９…振動板、３０…共通電極、３１…個別電極
、３２…配線、１００…薬液供給装置、１０１…パック、１０１ａ…コネクタ、１０１ｂ
…金属板、１０３…軸、１０３Ａ、１０３Ｂ…ピニオン、１０３Ｃ…ノブ、１０５Ａ、１
０５Ｂ…ラック、２００…液滴吐出装置、２０１…ケース、２０１Ａ…扉、２０３…イン
クジェットヘッド、２０３Ａ…ノズル孔、２０５…ヘッドコネクタ、２０７…流路、３０
０…ボックス、３０１…コントローラ、３０３…バッテリー、３０５…ケーブル、４００
…壁面、５００…フロアー

Claims (6)

1. インクジェットヘッドノズルに薬液を供給する薬液供給装置であって、
   端部に開口を有し、薬液が充填されるパックと、
   前記パックに貼り付けられた可撓性弾性体と、
   前記金属板を前記パックの他端側から巻き取る軸と、
   を有することを特徴とする薬液供給装置。
2. 前記軸は、ピニオンを有し、
   前記ピニオンと噛み合うラックを有する
   ことを特徴とする請求項１記載の薬液供給装置。
3. 前記軸は、前記パックを前記他端側から巻き取りつつ所定の位置で固定され、
   前記巻き取り期間は、前記パック内が加圧状態となり、
   前記巻き取り期間終了後は、前記パック内が前記可撓性弾性体のバックテンションによ
   り負圧状態となる
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の薬液供給装置。
4. 前記可撓性弾性体は、金属板であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記
   載の薬液供給装置。
5. 前記薬液は、芳香剤或は消臭剤を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項
   記載の薬液供給装置。
6. インクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドに薬液を供給する薬液供給手段と、
   を有する液滴吐出装置であって、
   前記薬液供給手段として請求項１乃至５のいずれか一項に記載の薬液供給装置を有する
   ことを特徴とする液滴吐出装置。

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