JP2017119356A - 液体吐出装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ノズル近傍にインクが堆積することを抑制し、安定してインクを吐出させることのできる液体吐出装置を提供する。
【解決手段】液体吐出装置100は、液柱状の液体を吐出するノズル114を有するヘッド部110と、ノズルから吐出された液柱状の液体のノズルから離れた位置に周期的に変化するエネルギーを与えて液滴を生成する液滴生成部120と、生成された液滴のうち少なくとも一部の液滴の飛行方向を変更する方向変更部130と、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】液体吐出装置100は、液柱状の液体を吐出するノズル114を有するヘッド部110と、ノズルから吐出された液柱状の液体のノズルから離れた位置に周期的に変化するエネルギーを与えて液滴を生成する液滴生成部120と、生成された液滴のうち少なくとも一部の液滴の飛行方向を変更する方向変更部130と、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、液体吐出装置および方法に関する。
従来、液体を吐出して印刷物あるいは立体物を作製する液体吐出装置が利用されている。例えば、特許文献1に記載のインクジェットプリンターでは、ノズルから液柱状のインク液を噴射する際に、ノズル部分に設けられた発熱手段(レーザー)によってインク液に粘度変化を与えることにより、液柱に脈動を生じさせ、インク粒子を形成している。
しかし、特許文献1記載の技術では、インク液が吐出されるノズル部分に発熱手段が設けられているため、乾燥したインクがノズルの縁に付着して堆積する可能性があった。ノズルの縁に乾燥したインクが堆積すると、ノズルのインク吐出性能に影響を及ぼす可能性がある。そのため、ノズル近傍にインクが堆積することを抑制して、安定してインクを吐出させることのできる技術が求められている。このような課題は、インクを吐出するインクジェットプリンターに限らず、種々の液体を吐出可能な液体吐出装置に共通した課題である。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
(1)本発明の一形態によれば、液体吐出装置が提供される。この液体吐出装置は、液柱状の液体を吐出するノズルを有するヘッド部と;前記ノズルから吐出された前記液柱状の液体の、前記ノズルから離れた位置に、周期的に変化するエネルギーを与えて液滴を生成する液滴生成部と;生成された前記液滴のうち、少なくとも一部の液滴の飛行方向を変更する方向変更部と;を備える。このような形態の液体吐出装置であれば、ノズルから離れた位置で、液体に対して液滴化のためのエネルギーが与えられるため、液体がノズルの近傍で乾燥して堆積することを抑制することができる。そのため、安定して液体を吐出することがきる。
(2)上記形態の液体吐出装置において、前記液滴生成部は、レーザーを照射することにより、前記液柱状の液体に前記エネルギーを与えてもよい。このような形態であれば、精度良く、液柱状の液体を液滴化することができる。
(3)上記形態の液体吐出装置において、前記方向変更部は、前記少なくとも一部の液滴にレーザーを照射することにより、前記飛行方向を変更してもよい。このような形態であれば、様々な特性の液体の飛行方向を変更することができる。
(4)上記形態の液体吐出装置において、前記液滴生成部は、第1のサイズの液滴と、前記第1のサイズよりも大きい第2のサイズの液滴と、を生成してもよい。このような形態であれば、用途に応じたサイズの液滴を用いて印刷や造形を行うことができる。
(5)上記形態の液体吐出装置において、前記第1のサイズの液滴または前記第2のサイズの液滴を回収して前記ヘッド部に再供給する回収部を備えてもよい。このような形態であれば、液滴を回収して再利用することができるので、液体を効率的に用いることができる。
(6)上記形態の液体吐出装置において、前記方向変更部は、前記第1のサイズの液滴の飛行方向を変更し、前記第2のサイズの液滴の飛行方向を変更せず、前記回収部は、飛行方向の変更された前記第1のサイズの液滴を回収し、飛行方向の変更されない前記第2のサイズの液滴を回収しなくてもよい。このような形態であれば、小さなサイズ(第1のサイズ)の液滴の飛行方向を変更するので、大きなサイズ(第2のサイズ)の液滴の飛行方向を変更するよりも、液滴の飛行方向を大きく変更することができる。従って、効率的に小さなサイズの液滴を回収することができる。
(7)上記形態の液体吐出装置において、前記方向変更部は、前記第1のサイズの液滴の飛行方向を変更し、前記第2のサイズの液滴の飛行方向を変更せず、前記回収部は、飛行方向の変更された前記第1のサイズの液滴を回収せず、飛行方向の変更されない前記第2のサイズの液滴を回収してもよい。このような形態であれば、小さなサイズ(第1のサイズ)の液体を用いて印刷や造形を行うことができるので、画像や立体物を精細に生成することができる。
(8)上記形態の液体吐出装置において、所定の対象物に対して着弾した前記液滴にエネルギーを付与するエネルギー付与部を備えてもよい。このような形態であれば、例えば、着弾した液滴を対象物に固定することができる。
(9)上記形態の液体吐出装置において、前記液体は、粉末と溶媒とを含む流動性組成物であり、前記エネルギー付与部は、着弾した前記液滴にエネルギーを付与することにより、前記液滴中の前記粉末を焼結する、または、溶融させた後に固化してもよい。このような形態であれば、液体中の粉末を焼結または固化することにより、着弾した液滴を対象物に固定することができる。
本発明は、上述した液体吐出装置としての形態以外にも、種々の形態で実現することが可能である。例えば、液体吐出装置が液体を吐出する方法や、液体吐出装置を制御するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記憶した一時的でない有形な記録媒体などの形態で実現することができる。
A.第1実施形態:
図1は、本発明の第1実施形態としての液体吐出装置100の概略構成を示す説明図である。液体吐出装置100は、ヘッド部110と液滴生成部120と方向変更部130とを備えている。また、本実施形態の吐出装置は、回収部140と、エネルギー付与部150と、制御部160と、加圧ポンプ170と、粘度調整タンク180と、溶媒供給タンク182と、対象物移動機構190と、を備えている。
図1は、本発明の第1実施形態としての液体吐出装置100の概略構成を示す説明図である。液体吐出装置100は、ヘッド部110と液滴生成部120と方向変更部130とを備えている。また、本実施形態の吐出装置は、回収部140と、エネルギー付与部150と、制御部160と、加圧ポンプ170と、粘度調整タンク180と、溶媒供給タンク182と、対象物移動機構190と、を備えている。
ヘッド部110は、液柱状の液体を吐出するノズル114を備えている。より具体的には、ヘッド部110は、液体を貯留する液体容器としてのシリンジ112と、シリンジ112内に連通し、シリンジ112内の液体を外部に吐出するノズル114と、を備えている。本実施形態では、シリンジ112は、円筒形であり、ステンレス鋼によって形成されている。また、ノズル114は、シリンジ112の一部に設けられた貫通孔として形成されている。ヘッド部110はこのような形態に限定されず、貯留した液体を吐出可能であれば、種々の形態を採用可能である。
シリンジ112には、加圧ポンプ170によって圧力が加えられた液体が供給される。ノズル114からは、その圧力によって、液体が液柱状に鉛直下方に吐出される。加圧ポンプ170には、粘度調整タンク180から、粘度の調整された液体が供給される。粘度調整タンク180には、溶媒供給タンク182から溶媒が供給され、供給された溶媒によって、液体の粘度が所定の粘度に調整される。本実施形態における液体の粘度は、50mPa・s以上である。ノズル114内の液体の圧力は、図示していない圧力計で監視され、加圧ポンプ170による圧力がフィードバック制御されることにより、ノズル114中の液体の圧力が一定に保たれる。本実施形態では、ノズル114から吐出される液体の流速が10m/秒〜20m/秒になるように、圧力が調整される。
本実施形態において、ノズル114から吐出される液体は、粉末と溶媒とを含む流動性組成物である。このような液体の構成材料としては、例えば、マグネシウム(Mg)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)の単体粉末、もしくはこれらの金属を1つ以上含む合金(マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金)などの混合粉末を、溶剤と、バインダーとを含むスラリー状あるいはペースト状の混合材料などにして用いることが可能である。また、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチックを用いることが可能である。その他、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチックも用いることが可能である。このように、構成材料に特に限定はなく、上記金属以外の金属やセラミックスや樹脂等も使用可能である。また、溶媒としては、例えば、水;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル類;酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸iso−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸iso−ブチル等の酢酸エステル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類;エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;テトラアルキルアンモニウムアセテート類;ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤;ピリジン、γ−ピコリン、2,6−ルチジン等のピリジン系溶剤;テトラアルキルアンモニウムアセテート(例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等)等のイオン液体等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、バインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はPLA(ポリ乳酸)、PA(ポリアミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)或いはその他の熱可塑性樹脂を用いることができる。
液滴生成部120は、ノズル114から吐出された液柱状の液体の、ノズル114から離れた位置に、周期的に変化するエネルギーを与えて液滴を生成する。この液滴生成部120は、ノズル114から離れた位置に配置されている。本実施形態の液滴生成部120は、光エネルギー(レーザー)を照射するレーザー装置であり、レーザー光源と、レーザー光源から射出されたレーザーを液柱状の液体に集光させるための集光レンズとを含む。液滴生成部120から射出されたレーザーは、ノズル114から離れた位置で液柱状の液体に照射される。液柱状の液体にレーザーが照射される位置は、本実施形態では、ノズル114から鉛直下方に0.5mm離れた位置である。本実施形態では、液柱状の液体には、液体の流れ方向(鉛直方向)と垂直な方向(水平方向)からレーザーが照射される。本実施形態の液滴生成部120は、エネルギーが周期的に変化するパルスレーザーを液柱状の液体に照射する。このようなレーザーが液体に照射されると、液柱状の液体の流れ方向に、温度の高い部分と温度の低い部分が生じ、それにより、液柱が千切れ、液柱が液滴化される。生成された液滴は、鉛直下方に飛行する。液滴生成部120によるレーザー照射のタイミングやエネルギーは、液体の特性に応じて予め定められており、制御部160によって制御される。なお、液柱状の液体に照射されるレーザーのスポット径は、液柱の直径と同等以下であることがレーザーの照射効率の点で好ましい。しかし、レーザーのスポット径は、液柱の直径よりも大きくてもよい。
方向変更部130は、液滴生成部120によって生成された液滴のうち、少なくとも一部の液滴の飛行方向を変更する。本実施形態の方向変更部130は、レーザー装置であり、レーザー光源と、レーザー光源から射出されたレーザーを液滴に集光させるための集光レンズとを含む。方向変更部130は、鉛直下方に飛行している液滴に対して、その飛行方向と垂直な方向からレーザーを照射し、飛行中の液滴の飛行方向を変更する。飛行中の液滴にレーザーが照射される位置は、本実施形態では、ヘッド部110から鉛直下方に1mm離れた位置である。飛行中の液滴にレーザーが照射されると、液滴中の溶媒の少なくとも一部が瞬間的に気化することによってガスが生じ、そのガスの圧力によって液滴の飛行方向が変更される。レーザーの照射エネルギーが高いほど、また、液滴のサイズが小さいほど、液滴の飛行方向の変更度合いも大きくなる。方向変更部130によるレーザー照射は、液滴が方向変更部130を横切るタイミングで行われる。方向変更部130によるレーザー照射のタイミングやエネルギーは、液体の特性に応じて予め定められており、制御部160によって制御される。本実施形態では、方向変更部130によって飛行方向が変更された液滴は、ヘッド部110から鉛直下方に約2mm離れて配置された対象物300に着弾する。対象物300は、例えば、記録媒体や造形ステージである。
回収部140は、液滴生成部120によって生成された液滴の少なくとも一部を回収してヘッド部110に再供給する。回収部140は、上方から飛来する液滴を回収するための受け部141を有する。受け部141によって回収された液滴は、図示しない吸引装置によって、粘度調整タンク180に送られて粘度が調整され、再び、ヘッド部110に供給される。本実施形態では、回収部140は、方向変更部130によって飛行方向の変更されなかった液滴を回収する。回収部140のことを「ガター」ともいう。
エネルギー付与部150は、対象物300に着弾した液滴にエネルギーを付与して硬化させる。本実施形態では、エネルギー付与部150は、光エネルギー(レーザー)を液滴に付与するレーザー装置である。エネルギー付与部150は、レーザー光源と、レーザー光源から射出されたレーザーを着弾した液滴に集光させるための集光レンズとを含む。エネルギー付与部150は、エネルギーを、着弾した液滴に付与することにより、液滴中の粉末を焼結、または、溶融させた後に固化する。本実施形態では、こうすることにより、液滴中の粒子が、対象物300上に固定される。
対象物移動機構190は、対象物300をヘッド部110に対して水平方向あるいは鉛直方向に移動させる機構である。本実施形態では、ヘッド部110およびエネルギー付与部150の位置が固定され、対象物移動機構190によって対象物300が移動される。対象物移動機構190は、対象物300を移動させるためのモーターなど、各種アクチュエーターを備える。なお、他の実施形態では、対象物300の位置が固定され、ヘッド部110がエネルギー付与部150とともに移動してもよい。対象物移動機構190による対象物300の移動は、制御部160によって制御される。
制御部160は、液体吐出装置100全体を制御する。制御部160は、CPU162とメモリー164とを含む。CPU162は、メモリー164に格納されたプログラムを実行することによって、液体吐出装置100の制御を行う。このプログラムは、各種記録媒体に記録されていてもよい。
制御部160には、コンピューター200が接続されている。制御部160は、コンピューター200から、対象物300に対して液滴を吐出する位置を表すデータを受信する。制御部160は、コンピューター200から受信したデータに従って、加圧ポンプ170、液滴生成部120、方向変更部130、対象物移動機構190およびエネルギー付与部150を制御し、液滴を対象物300に着弾させて、対象物300上に印刷あるいは立体物の造形を行う。なお、制御部160は、コンピューター200からではなく、ネットワークや記録媒体などを介して直接的にデータを取得してもよい。
図2は、制御部160がプログラムに従って繰り返し実行する制御処理のフローチャートである。まず、制御部160は、加圧ポンプ170を制御して、ヘッド部110に備えられたノズル114から液柱状の液体を吐出する(ステップS10)。そして、制御部160は、液滴生成部120を制御して、液柱状の液体のノズル114から離れた位置に、周期的に変化するエネルギーを与えて液滴を生成する(ステップS20)。本実施形態では、液滴生成部120から、予め定めた一定の周期のレーザーが液柱状の液体に照射される。すると、ノズル114から吐出された液柱状の液体から、一定の大きさの液滴が次々に生成される。液滴を生成すると、制御部160は、方向変更部130を制御して、生成された液滴のうち、少なくとも一部の液滴の飛行方向を変更する(ステップS30)。このステップS30では、制御部160は、コンピューター200から受信したデータに従い、対象物移動機構190を制御して対象物300を移動させるとともに、対象物300に着弾させる液滴については、方向変更部130を制御してレーザーをその液滴に対して照射し、その液滴の飛行方向を変更する。これに対して、対象物300に着弾させない液滴については、方向変更部130からレーザーを照射させずに、その液滴を回収部140によって回収する。このような制御を行うことにより、制御部160は、対象物300上の任意の位置に液滴を着弾させて、印刷や造形を行うことができる。
以上で説明した本実施形態の液体吐出装置100によれば、ノズル114から離れた位置で、液体に対して液滴化のためのエネルギーが与えられるため、液体がノズル114の近傍で乾燥して堆積することを抑制することができる。そのため、安定して液体を吐出することがきる。
また、本実施形態では、液滴を生成するためのエネルギーとして、レーザーを用いるので、精度良く、液柱状の液体を液滴化することができる。また、レーザーを用いて液滴化を行うため、例えば、ピエゾ方式やサーマル方式の液体吐出装置よりも、格段に粘度の高い液体を液滴化することができる。
また、本実施形態では、レーザーを用いて液体の飛行方向を変更するので、様々な特性の液体を用いて印刷や造形を行うことができる。例えば、液滴を帯電させて静電力によって飛行方向を変更する技術では、帯電可能な液体を用いる必要があるが、本実施形態では、帯電させることのできない液体を用いることが可能のため、様々な材料によって印刷や造形を行うことができる。
また、本実施形態では、回収部140によって一部の液滴を回収して再利用するので、液体を効率的に用いることができる。
また、本実施形態では、ヘッド部110の外部からエネルギーを与えることによって液体を液滴化するので、ヘッド部110の構造が簡便になり、ヘッド部110を耐圧性の高い構造にすることができる。そのため、幅広い粘度の液体を用いて印刷や造形を行うことができる。
B.第2実施形態:
図3は、本発明の第2実施形態としての液体吐出装置100bの概略構成を示す説明図である。本実施形態の液体吐出装置100bの構成は、第1実施形態の液体吐出装置100と同じである。本実施形態では、液滴生成部120により、2種類のサイズの液滴が生成される点が第1実施形態と異なる。本明細書において、液滴のサイズとは、液滴の体積のことをいう。なお、液滴のサイズを、液滴の重量として捉えることも可能である。
図3は、本発明の第2実施形態としての液体吐出装置100bの概略構成を示す説明図である。本実施形態の液体吐出装置100bの構成は、第1実施形態の液体吐出装置100と同じである。本実施形態では、液滴生成部120により、2種類のサイズの液滴が生成される点が第1実施形態と異なる。本明細書において、液滴のサイズとは、液滴の体積のことをいう。なお、液滴のサイズを、液滴の重量として捉えることも可能である。
本実施形態の液滴生成部120は、液柱状の液体から、第1のサイズの液滴と、第1のサイズよりも大きな第2のサイズの液滴とを生成する。制御部160は、液滴生成部120を制御し、液柱に照射するレーザーの照射間隔を、第1のサイズの液滴を生成する時と第2のサイズの液滴を生成する時とで異ならせることにより、サイズの異なる液滴を生成する。例えば、レーザーの照射間隔を短くすれば、それだけサイズの小さな液滴を生成することができ、逆に、レーザーの照射間隔を長くすれば、それだけサイズの大きな液滴を生成することができる。なお、制御部160は、レーザーの照射時間や、照射出力、照射範囲を制御することによっても、異なるサイズの液滴を生成することが可能である。
本実施形態では、制御部160は、液滴生成部120を制御し、対象物300に着弾させない液滴を、第1のサイズで生成し、対象物300に着弾させる液滴を第2のサイズで生成する。そして、制御部160は、方向変更部130を制御して、対象物300に着弾させる第2のサイズの液滴にレーザーを照射せず、対象物300に着弾させない第1のサイズの液滴にレーザーを選択的に照射して飛行方向を変更する。回収部140は、飛行方向が変更された第1のサイズの液滴を回収し、飛行方向が変更されない第2のサイズの液滴は回収しない。
以上で説明した本実施形態の液体吐出装置100bによれば、液滴生成部120は、エネルギーを変化させて、第1のサイズの液滴と、第1のサイズよりも大きな第2のサイズの液滴と、を生成するので、用途に応じたサイズの液滴を用いて印刷や造形を行うことができる。特に本実施形態では、小さなサイズ(第1のサイズ)の液滴の飛行方向をレーザーによって変更するので、大きなサイズの液滴の飛行方向を変更するよりも、飛行方向を大きく変更することができる。そのため、効率的に不要な液滴を回収することができ、また、着弾すべきではない液滴が対象物300に誤って着弾することを抑制することができる。
C.第3実施形態:
図4は、本発明の第3実施形態としての液体吐出装置100cの概略構成を示す説明図である。本実施形態の液体吐出装置100cの構成は、第1実施形態の液体吐出装置100と同じである。第2実施形態では、サイズの小さな液滴を回収しているのに対して、第3実施形態では、サイズの大きな液滴を回収する。
図4は、本発明の第3実施形態としての液体吐出装置100cの概略構成を示す説明図である。本実施形態の液体吐出装置100cの構成は、第1実施形態の液体吐出装置100と同じである。第2実施形態では、サイズの小さな液滴を回収しているのに対して、第3実施形態では、サイズの大きな液滴を回収する。
本実施形態の液滴生成部120は、第2実施形態と同様に、液柱状の液体から、第1のサイズの液滴と、第1のサイズよりも大きな第2のサイズの液滴とを生成する。そして、本実施形態の制御部160は、第2実施形態とは逆に、対象物300に着弾させない液滴を、第2のサイズで生成し、対象物300に着弾させる液滴を第1のサイズで生成する。そして、制御部160は、方向変更部130を制御して、対象物300に着弾させない第2のサイズの液滴にはレーザーを照射せず、対象物300に着弾させる第1のサイズの液滴にレーザーを選択的に照射して飛行方向を変更する。回収部140は、飛行方向が変更された第1のサイズの液滴を回収せず、飛行方向が変更されない第2のサイズの液滴を回収する。
以上で説明した本実施形態の液体吐出装置100cによれば、第2実施形態と同様に、用途に応じたサイズの液滴を用いて印刷や造形を行うことができる。特に本実施形態では、小さなサイズ(第1のサイズ)の液滴の飛行方向をレーザーによって変更し、その液滴を対象物300に着弾させる。従って、小さなサイズの液体を用いて画像の印刷や立体物の造形を行うことができるので、画像や立体物を精細に生成することができる。また、本実施形態では、大きなサイズの液滴を回収するので、液体の回収率が向上し、液体を効率的に用いることができる。また、本実施形態では、小さなサイズの液滴の飛行方向を変更するので、大きなサイズの液滴の飛行方向を変更するよりも、飛行方向を大きく変更することができる。そのため、着弾すべき液滴が回収部140に誤って回収されることを抑制することができる。
D.第4実施形態:
第4実施形態の液体吐出装置の構成は、図4に示した第3実施形態の液体吐出装置100cと同じである。上記第3実施形態では、制御部160は、方向変更部130を制御して、対象物300に着弾させる第1のサイズの液滴にレーザーを選択的に照射して飛行方向を変更している。これに対して、第4実施形態では、制御部160は、方向変更部130を制御して、液滴のサイズにかかわらず、飛来するすべての液滴に対してレーザーを照射する。飛来するすべての液滴に対してレーザーを照射しても、小さなサイズの液滴は大きなサイズの液滴よりも飛行方向が大きく変更されるため、大きなサイズの液滴を回収しつつ、小さなサイズの液滴を対象物300に着弾させることが可能である。本実施形態においては、大きなサイズの液滴の飛行方向も変更されるため、回収部140の受け部141は、飛行方向が変更された大きなサイズの液滴を回収可能な位置に配置される。なお、本実施形態では、方向変更部130は、常時、レーザーを照射してもよいし、全ての液滴に対して、パルス状のレーザーを照射してもよい。
第4実施形態の液体吐出装置の構成は、図4に示した第3実施形態の液体吐出装置100cと同じである。上記第3実施形態では、制御部160は、方向変更部130を制御して、対象物300に着弾させる第1のサイズの液滴にレーザーを選択的に照射して飛行方向を変更している。これに対して、第4実施形態では、制御部160は、方向変更部130を制御して、液滴のサイズにかかわらず、飛来するすべての液滴に対してレーザーを照射する。飛来するすべての液滴に対してレーザーを照射しても、小さなサイズの液滴は大きなサイズの液滴よりも飛行方向が大きく変更されるため、大きなサイズの液滴を回収しつつ、小さなサイズの液滴を対象物300に着弾させることが可能である。本実施形態においては、大きなサイズの液滴の飛行方向も変更されるため、回収部140の受け部141は、飛行方向が変更された大きなサイズの液滴を回収可能な位置に配置される。なお、本実施形態では、方向変更部130は、常時、レーザーを照射してもよいし、全ての液滴に対して、パルス状のレーザーを照射してもよい。
E.変形例:
<第1変形例>
上記実施形態では、液体の液滴化および液滴の飛行方向の変更を行うために、レーザーを用いている。これに対して、液体の液滴化および液滴の飛行方向の変更の少なくともいずれか一方を、レーザー以外のエネルギーを用いてもよい。レーザー以外のエネルギーとしては、例えば、メーザーを用いることができる。
<第1変形例>
上記実施形態では、液体の液滴化および液滴の飛行方向の変更を行うために、レーザーを用いている。これに対して、液体の液滴化および液滴の飛行方向の変更の少なくともいずれか一方を、レーザー以外のエネルギーを用いてもよい。レーザー以外のエネルギーとしては、例えば、メーザーを用いることができる。
<第2変形例>
上記実施形態において、方向変更部130から照射されるレーザーの集光位置は、液滴の飛行方向を変更可能であれば、精密に調整されていなくてもよい。例えば、液滴にスポット的に集光させるのではなく、液滴の飛行方向に垂直な面に沿った平面状のレーザー光を照射して、液滴の飛行方向を変更してもよい。また、集光スポットが楕円状になるレーザー光を照射して、液滴の飛行方向を変更してもよい。
上記実施形態において、方向変更部130から照射されるレーザーの集光位置は、液滴の飛行方向を変更可能であれば、精密に調整されていなくてもよい。例えば、液滴にスポット的に集光させるのではなく、液滴の飛行方向に垂直な面に沿った平面状のレーザー光を照射して、液滴の飛行方向を変更してもよい。また、集光スポットが楕円状になるレーザー光を照射して、液滴の飛行方向を変更してもよい。
<第3変形例>
上記第2実施形態において、液体吐出装置100bは、方向変更部130が駆動を開始するまで、回収部140をノズルの鉛直下方に移動させるアクチュエーターを備えてもよい。方向変更部130が駆動を開始するまで回収部140がノズルの鉛直下方に位置していれば、不要な液滴が対象物300に着弾することを抑制することができる。
上記第2実施形態において、液体吐出装置100bは、方向変更部130が駆動を開始するまで、回収部140をノズルの鉛直下方に移動させるアクチュエーターを備えてもよい。方向変更部130が駆動を開始するまで回収部140がノズルの鉛直下方に位置していれば、不要な液滴が対象物300に着弾することを抑制することができる。
<第4変形例>
上記実施形態において、回収部140を省略し、例えば、不要な液滴を廃棄するように液体吐出装置100を構成してもよい。また、シリンジ112に高圧の液体を供給可能であれば、加圧ポンプ170や粘度調整タンク180、溶媒供給タンク182の構成は任意である。
上記実施形態において、回収部140を省略し、例えば、不要な液滴を廃棄するように液体吐出装置100を構成してもよい。また、シリンジ112に高圧の液体を供給可能であれば、加圧ポンプ170や粘度調整タンク180、溶媒供給タンク182の構成は任意である。
<第5変形例>
上記第2実施形態および第3実施形態では、液滴生成部120は、2種類のサイズの液滴を生成している。これに対して、液滴生成部120は、より多くの種類のサイズの液滴を生成してもよい。
上記第2実施形態および第3実施形態では、液滴生成部120は、2種類のサイズの液滴を生成している。これに対して、液滴生成部120は、より多くの種類のサイズの液滴を生成してもよい。
<第6変形例>
上記実施形態の液体吐出装置100は、エネルギー付与部150により、液滴が着弾する度に液滴を焼結または固化する。これに対して、エネルギー付与部150は、例えば、液滴による印刷または造形が全て終了したのちに、エネルギーを付与して焼結または固化してもよい。また、エネルギー付与部150が付与するエネルギーは、レーザーに限らず、液体の特性に応じて、例えば、ヒーターによって熱エネルギーを付与してもよいし、紫外線などの光エネルギーや、マイクロ波などの電磁エネルギーを付与してもよい。
上記実施形態の液体吐出装置100は、エネルギー付与部150により、液滴が着弾する度に液滴を焼結または固化する。これに対して、エネルギー付与部150は、例えば、液滴による印刷または造形が全て終了したのちに、エネルギーを付与して焼結または固化してもよい。また、エネルギー付与部150が付与するエネルギーは、レーザーに限らず、液体の特性に応じて、例えば、ヒーターによって熱エネルギーを付与してもよいし、紫外線などの光エネルギーや、マイクロ波などの電磁エネルギーを付与してもよい。
<第7変形例>
上記実施形態では、方向変更部130は、液滴にレーザーを照射することにより液滴の飛行方向を変更している。これに対して、方向変更部130は、例えば、水平方向から液滴に対して気流を与えることによって液滴の飛行方向を変更してもよい。このような手法は、例えば、第4実施形態のように、全ての液滴の飛行方向を変更する形態に適用することが好適である。
上記実施形態では、方向変更部130は、液滴にレーザーを照射することにより液滴の飛行方向を変更している。これに対して、方向変更部130は、例えば、水平方向から液滴に対して気流を与えることによって液滴の飛行方向を変更してもよい。このような手法は、例えば、第4実施形態のように、全ての液滴の飛行方向を変更する形態に適用することが好適である。
<第8変形例>
上記実施形態において、ソフトウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ハードウェアによって実現されてもよい。また、ハードウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ソフトウェアによって実現されてもよい。ハードウェアとしては、例えば、集積回路、ディスクリート回路、または、それらの回路を組み合わせた回路モジュールなど、各種回路を用いることができる。
上記実施形態において、ソフトウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ハードウェアによって実現されてもよい。また、ハードウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ソフトウェアによって実現されてもよい。ハードウェアとしては、例えば、集積回路、ディスクリート回路、または、それらの回路を組み合わせた回路モジュールなど、各種回路を用いることができる。
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態や変形例の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
100…液体吐出装置、100b…液体吐出装置、100c…液体吐出装置、110…ヘッド部、112…シリンジ、114…ノズル、120…液滴生成部、130…方向変更部、140…回収部、141…受け部、150…エネルギー付与部、160…制御部、162…CPU、164…メモリー、170…加圧ポンプ、180…粘度調整タンク、182…溶媒供給タンク、190…対象物移動機構、200…コンピューター、300…対象物
Claims (10)
- 液体吐出装置であって、
液柱状の液体を吐出するノズルを有するヘッド部と、
前記ノズルから吐出された前記液柱状の液体の、前記ノズルから離れた位置に、周期的に変化するエネルギーを与えて液滴を生成する液滴生成部と、
生成された前記液滴のうち、少なくとも一部の液滴の飛行方向を変更する方向変更部と、
を備える液体吐出装置。 - 請求項1に記載の液体吐出装置であって、
前記液滴生成部は、レーザーを照射することにより、前記液柱状の液体に前記エネルギーを与える、液体吐出装置。 - 請求項1または請求項2に記載の液体吐出装置であって、
前記方向変更部は、前記少なくとも一部の液滴にレーザーを照射することにより、前記飛行方向を変更する、液体吐出装置。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の液体吐出装置であって、
前記液滴生成部は、第1のサイズの液滴と、前記第1のサイズよりも大きい第2のサイズの液滴と、を生成する、液体吐出装置。 - 請求項4に記載の液体吐出装置であって、
前記第1のサイズの液滴または前記第2のサイズの液滴を回収して前記ヘッド部に再供給する回収部を備える、液体吐出装置。 - 請求項5に記載の液体吐出装置であって、
前記方向変更部は、前記第1のサイズの液滴の飛行方向を変更し、前記第2のサイズの液滴の飛行方向を変更せず、
前記回収部は、飛行方向の変更された前記第1のサイズの液滴を回収し、飛行方向の変更されない前記第2のサイズの液滴を回収しない、液体吐出装置。 - 請求項5に記載の液体吐出装置であって、
前記方向変更部は、前記第1のサイズの液滴の飛行方向を変更し、前記第2のサイズの液滴の飛行方向を変更せず、
前記回収部は、飛行方向の変更された前記第1のサイズの液滴を回収せず、飛行方向の変更されない前記第2のサイズの液滴を回収する、液体吐出装置。 - 請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の液体吐出装置であって、
所定の対象物に対して着弾した前記液滴にエネルギーを付与するエネルギー付与部を備える液体吐出装置。 - 請求項8に記載の液体吐出装置であって、
前記液体は、粉末と溶媒とを含む流動性組成物であり、
前記エネルギー付与部は、着弾した前記液滴にエネルギーを付与することにより、前記液滴中の前記粉末を焼結する、または、溶融させた後に固化する、液体吐出装置。 - 液体吐出装置が液体を吐出する方法であって、
前記液体吐出装置のヘッド部に備えられたノズルから液柱状の液体を吐出し、
前記ノズルから吐出された前記液柱状の液体の、前記ノズルから離れた位置に、周期的に変化するエネルギーを与えて液滴を生成し、
生成された前記液滴のうち、少なくとも一部の液滴の飛行方向を変更する、
方法。
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Families Citing this family (4)
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Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3878519A (en) * | 1974-01-31 | 1975-04-15 | Ibm | Method and apparatus for synchronizing droplet formation in a liquid stream |
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JPH0664161A (ja) | 1993-07-19 | 1994-03-08 | Fuji Xerox Co Ltd | インクジェットプリンタのインク粒子形成方法 |
JP4107198B2 (ja) | 2002-11-20 | 2008-06-25 | セイコーエプソン株式会社 | 液滴吐出装置、液滴吐出方法および電気光学装置 |
JP4244382B2 (ja) * | 2003-02-26 | 2009-03-25 | セイコーエプソン株式会社 | 機能性材料定着方法及びデバイス製造方法 |
JP2004298843A (ja) * | 2003-04-01 | 2004-10-28 | Seiko Epson Corp | 薄膜パターン形成装置、薄膜パターン形成方法、プログラム、電子光学装置及び電子機器 |
US7080897B2 (en) * | 2003-10-31 | 2006-07-25 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | System for delivering material onto a substrate |
US7425345B2 (en) * | 2004-03-02 | 2008-09-16 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Apparatus and method for coating objects using an optical system |
EP2267430A1 (de) * | 2009-06-24 | 2010-12-29 | Masterrind GmbH | Vorrichtung und Verfahren zur Selektion von Partikeln |
US8641175B2 (en) * | 2012-06-22 | 2014-02-04 | Eastman Kodak Company | Variable drop volume continuous liquid jet printing |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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