JP2023132780A - 静電噴出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体組成物の固着や液だれを防止することができる静電噴出装置に関する。【解決手段】液体に電圧を印加して前記液体を噴出させる静電噴出装置であって、液体を収容する液収容部及び前記液体を噴出させる噴出部を有するカートリッジと、前記カートリッジの前記液収容部を挿脱可能な前記静電噴出本体と、前記噴出部の先端のノズルを密閉するキャップとを備え、前記キャップは、前記ノズルの噴出孔を密閉する閉状態と、前記ノズルの噴出孔を開放する開状態とを変更可能に構成されており、開状態において、前記カートリッジ又は前記静電噴出本体に保持されている。【選択図】図４Ａ

Description

本開示は、静電噴出装置に関する。

従来、静電気力によって液体を噴出する静電噴出装置が知られている。例えば特許文献１には、使用者の手で握ることができる寸法に作られたハウジングの内部に、モータ、高電圧発生器及び電池等を備え、高電圧発生器からの高電圧により静電チャージ（静電的に帯電）された液体組成物を、ノズルから対象物に向けて噴出する静電噴出装置が記載されている。

特開２０２０－１９５９５７号公報

本開示は、使用後にキャップを閉め忘れることがなく、液体組成物の固着や液だれを防止することができる静電噴出装置に関する。特に乾燥固着し易い液体組成物は、キャップを閉め忘れるとノズル内で固着して噴出できなくなる為、キャップの閉め忘れは致命的である。

本開示における静電噴出装置は、液体に電圧を印加して前記液体を噴出させる静電噴出装置であって、液体を収容する液収容部及び前記液体を噴出させる噴出部を有するカートリッジと、前記カートリッジの前記液収容部を挿脱可能な前記静電噴出本体と、前記噴出部の先端のノズルに設けられた噴出孔を密閉するキャップとを備え、前記キャップは、前記ノズルの噴出孔を密閉する閉状態と、前記ノズルの噴出孔を開放する開状態とを変更可能に構成されており、開状態において、前記カートリッジ又は前記静電噴出本体に保持されている。

本開示における静電噴出装置は、液体に電圧を印加して前記液体を噴出させる静電噴出装置であって、液体を収容する液収容部及び前記液体を噴出させる噴出部を有するカートリッジの前記液収容部を挿脱可能な前記静電噴出本体と、前記噴出部の先端のノズルに設けられた噴出孔を密閉するキャップとを備え、前記キャップは、前記ノズルの噴出孔を密閉する閉状態と、前記ノズルの噴出孔を開放する開状態とを変更可能に構成されており、開状態において、前記カートリッジ又は前記静電噴出本体に保持されている。

本開示における静電噴出装置は、使用後にキャップを閉め忘れることがなく、液体組成物の固着や液だれを防止することができる。

第１実施形態における静電噴出装置を、キャップ閉状態で示す斜視図である。 第１実施形態における静電噴出装置を、キャップ開状態で示す斜視図である。 第１実施形態における静電噴出装置を、キャップ開状態で示す部分断面図である。 第１実施形態における静電噴出装置を、カートリッジを外した状態で示す分解斜視図である。 第１実施形態における静電噴出装置の主電源操作部の詳細図である。 第２実施形態における静電噴出装置を、キャップ閉状態で示す部分断面図である。 第２実施形態における静電噴出装置を、キャップ開状態で示す部分断面図である。 第３実施形態における静電噴出装置を、キャップ閉状態で示す部分断面図である。 第３実施形態における静電噴出装置を、キャップ開状態で示す部分断面図である。 実施の形態における静電噴出装置のハウジング内に備えた構成を示すブロック構成図。

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（第１実施形態）
以下、図を用いて第１実施形態を説明する。

［静電噴出装置の全体構成と動作概要］
第１実施形態に係る静電噴出装置１０は、図１から図４Ａに示すように、液体を収容するカートリッジ１００と、該カートリッジ１００を挿脱可能な静電噴出本体２００とを備えている。また、第１実施形態に係る静電噴出装置１０は、カートリッジ１００に装着されるキャップ１１と、キャップ１１とカートリッジ１００とを連結させる連結部１５とを更に備えており、使用時にはキャップ１１を開き（図２及び図３参照）、使用後にキャップ１１を閉じるようになっている（図１参照）。

第１実施形態に係る静電噴出装置１０は、使用者が手で握ることができる形状と大きさになっているハンドヘルドタイプの装置であり、静電スプレー法により、液体組成物（液体）を対象物に向けて噴出する。静電スプレー法とは、液体組成物（例えば、高分子化合物を揮発性の溶媒に溶解した溶液）に、高電圧（例えば、数ｋＶから数十ｋＶ）を印加して液体組成物を静電チャージし（静電的に帯電させ）、帯電した液体組成物と対象物との電位差に基づく静電気力によって、液体組成物を対象物に向けて噴出する方法である。静電スプレー法により噴出された液体組成物は、霧状または極細の糸状になって対象物に向かって送り出される。噴出された液体組成物は、噴出されてから対象物に向かって送り出されている過程、及び、対象物に付着した後に、揮発性物質である溶媒が乾燥することで、対象物の表面に被膜を形成することができる。なお、第１実施形態に係る静電噴出装置１０は、静電紡糸用の原料を含む溶液すなわち紡糸用液を、対象物に向けて噴出する静電紡糸装置としても使用することができる。

液体組成物として、例えば、揮発性物質と繊維形成用水不溶性ポリマーと水を含む溶液を採用した場合には、使用者が静電噴出装置１０を手で握り、この液体組成物を使用者の皮膚に向けて噴出することで、使用者の皮膚の表面に被膜を形成することができる。被膜は、繊維を含む堆積物である。

具体的には、静電噴出装置又は静電紡糸装置において使用される液体組成物又は紡糸用液としては、例えば、被膜形成可能な高分子化合物、より好ましくは繊維形成の可能な高分子化合物が溶媒に溶解した溶液を用いることができる。そのような高分子化合物としては、水溶性高分子化合物または水不溶性高分子化合物のいずれも用いることができる。繊維形成可能な高分子化合物としては水不溶性高分子化合物を含むことが好ましい。

水不溶性高分子化合物を用いる場合、液体組成物は、アルコール及びケトンから選ばれる揮発性液剤を５０質量％以上含有する。揮発性液剤は、液体の状態において揮発性を有する物質である。揮発性液剤はその蒸気圧が２０℃において０．０１ｋＰａ以上、１０６．６６ｋＰａ以下であることが好ましく、０．１３ｋＰａ以上、６６．６６ｋＰａ以下であることがより好ましく、０．６７ｋＰａ以上、４０．００ｋＰａ以下であることが更に好ましく、１．３３ｋＰａ以上、４０．００ｋＰａ以下であることがより一層好ましい。

揮発性液剤のうち、アルコールとしては例えば一価の鎖式脂肪族アルコール、一価の環式脂肪族アルコール、一価の芳香族アルコールが好適に用いられる。一価の鎖式脂肪族アルコールとしてはＣ_１－Ｃ_６アルコール、一価の環式アルコールとしてはＣ_４－Ｃ_６環式アルコール、一価の芳香族アルコールとしてはベンジルアルコール、フェニルエチルアルコール等がそれぞれ挙げられる。それらの具体例としては、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、フェニルエチルアルコール、ｎ－プロパノール、ｎ－ペンタノールなどが挙げられる。これらのアルコールは、これらから選ばれる１種又は２種以上を用いることができる。

揮発性液剤のうち、ケトンとしてはジＣ_１－Ｃ_４アルキルケトン、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。これらのケトンは１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

揮発性液剤は、より好ましくはエタノール、イソプロピルアルコール及びブチルアルコールから選ばれる１種又は２種以上を含有し、より好ましくはエタノール及びブチルアルコールから選ばれる１種又は２種を含有し、形成される繊維の感触の観点から更に好ましくはエタノールを含有する揮発性液剤である。上記揮発性アルコールの含有量は、揮発性液剤中８５質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることが好ましく、１００質量％以下であることが好ましい。

液体組成物における揮発性液剤の含有量は、５０質量％以上であることが好ましく、５５質量％以上であることがより好ましく、６０質量％以上であることが更に好ましい。また、９５質量％以下であることが好ましく、９４質量％以下であることがより好ましく、９３質量％以下であることが更に好ましい。液体組成物における揮発性液剤の含有量は、５０質量％以上９５質量％以下であることが好ましく、５５質量％以上９４質量％以下であることがより好ましく、６０質量％以上９３質量％以下であることが更に好ましい。この割合で液体組成物中に揮発性液剤を含有させることで、静電スプレー法を行うときに液体組成物を十分に揮発させることができ、皮膚又は爪の表面に繊維を含む被膜を形成することができる。

また、エタノールは、揮発性の高さと形成される繊維の感触の観点から、揮発性液剤の全量に対して、５０質量％以上であることが好ましく、６５質量％以上であることが更に好ましく、８０質量％以上であることが一層好ましい。また１００質量％以下であることが好ましい。エタノールは揮発性液剤の全量に対して、５０質量％以上１００質量％以下であることが好ましく、６５質量％以上１００質量％以下であることが更に好ましく、８０質量％以上１００質量％以下であることが一層好ましい。

また、液体組成物は、繊維形成用水不溶性ポリマーを含むことが好ましい。繊維形成用水不溶性ポリマーは、揮発性液剤に溶解することが可能な物質である。ここで、溶解するとは２０℃において分散状態にあり、その分散状態が目視で均一な状態、好ましくは目視で透明又は半透明な状態であることをいう。

繊維形成用水不溶性ポリマーとしては、揮発性物質に可溶で、水に対して不溶なポリマーである。本明細書において「水溶性ポリマー」とは、１気圧・２３℃の環境下において、ポリマー１ｇを秤量したのちに、１０ｇのイオン交換水に浸漬し、２４時間経過後、浸漬したポリマーの０．５ｇ以上が水に溶解する性質を有するものをいう。一方、本明細書において「水不溶性ポリマー」とは、１気圧・２３℃の環境下において、ポリマー１ｇ秤量したのちに、１０ｇのイオン交換水に浸漬し、２４時間経過後、浸漬したポリマーの０．５ｇ以上が溶解しない性質を有するもの、言い換えれば溶解量が０．５ｇ未満の性質を有するものをいう。

水不溶性である繊維形成能を有するポリマーとしては、例えば被膜形成後に不溶化処理できる完全鹸化ポリビニルアルコール、架橋剤と併用することで被膜形成後に架橋処理できる部分鹸化ポリビニルアルコール、ポリ（Ｎ－プロパノイルエチレンイミン）グラフト－ジメチルシロキサン／γ－アミノプロピルメチルシロキサン共重合体等のオキサゾリン変性シリコーン、ポリビニルアセタールジエチルアミノアセテート、ツエイン（とうもろこし蛋白質の主要成分）、ポリエステル、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリメタクリル酸樹脂等のアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂などが挙げられる。これらの水不溶性ポリマーから選ばれる１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの水不溶性ポリマーのうち、被膜形成後に不溶化処理できる完全鹸化ポリビニルアルコール、架橋剤と併用することで被膜形成後に架橋処理できる部分鹸化ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリメタクリル酸樹脂等のアクリル樹脂、ポリビニルアセタールジエチルアミノアセテート、ポリ（Ｎ－プロパノイルエチレンイミン）グラフト－ジメチルシロキサン／γ－アミノプロピルメチルシロキサン共重合体等のオキサゾリン変性シリコーン、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ツエインから選ばれる１種又は２種以上を用いることが好ましい。これらの水不溶性ポリマーのうち、アルコール溶媒への分散性、繊維の感触の観点等から、部分鹸化ポリビニルアルコール、完全鹸化ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール樹脂、ポリメタクリル樹脂、ポリウレタン樹脂がより好ましく、部分鹸化ポリビニルアルコール、完全鹸化ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール樹脂がさらに好ましく、皮膚又は爪の表面に繊維を含む被膜を安定して効率的に形成することができる点、被膜の耐久性、被膜の形成性、皮膚への追随性と耐久性との両立の点からポリビニルブチラール樹脂が殊更に好ましい。

液体組成物中の繊維形成用水不溶性ポリマーの含有量は、３質量％以上であることが好ましく、４質量％以上であることがより好ましく、６質量％以上であることが一層好ましい。また、３０質量％以下であることが好ましく、２５質量％以下であることがより好ましく、２０質量％以下であることが更に好ましい。液体組成物の繊維形成用水不溶性ポリマーの含有量は、３質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、３質量％以上２５質量％以下であることが更に好ましく、５質量％以上２０質量％以下が一層好ましい。この割合で液体組成物中に繊維形成用水不溶性ポリマーを含有させることで、繊維状の被膜を安定して効率的に形成することができる。

また、液体組成物は、水が含まれていても良い。水は、エタノール等の電離しない溶媒に比べて電離し荷電するため、あるいはイオン性成分を溶解して電離を誘導し、液体組成物に導電性を付与することができる。そのため、静電スプレーにより皮膚や爪の表面上に繊維状の被膜が安定して形成される。また、水は、静電スプレーにより形成される被膜の皮膚や爪への密着性の向上、耐久性の向上、外観に寄与する。これらの作用効果を得る点から、水は、液体組成物中に０．２質量％以上２０質量％以下含有することが好ましく、０．３質量％以上１５質量％以下がより好ましく、湿度の高い環境においても繊維状の被膜の形成性の観点から、０．４質量％以上１０質量％以下がさらに好ましい。

液体組成物は、更に他の成分が含まれていてもよい。他の成分としては、例えば上記揮発性液剤以外のポリオール、２５℃で液状の油、繊維形成用水不溶性ポリマーの可塑剤、液体組成物の導電率制御剤、粘結剤、着色顔料、体質顔料等の粉体、染料、香料、忌避剤、酸化防止剤、安定剤、防腐剤、各種ビタミン等が挙げられる。液体組成物中に他の成分が含まれる場合、当該他の成分の含有割合は、０．１質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上２０質量％以下であることがさらに好ましい。

液体組成物の粘度は、繊維状の被膜を安定して形成する点、静電スプレー時の紡糸性の観点、被膜の耐久性を向上する観点と、被膜の感触を向上する観点から、２５℃で２ｍＰａ・ｓ以上３０００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、１０ｍＰａ・ｓ以上１５００ｍＰａ・ｓ以下がより好ましく、１５ｍＰａ・ｓ以上１０００ｍＰａ・ｓ以下がさらに好ましく、１５ｍＰａ・ｓ以上８００ｍＰａ・ｓ以下がよりさらに好ましい。液体組成物の粘度は、Ｅ型粘度計を用いて２５℃で測定される。Ｅ型粘度計としては例えば東京計器株式会社製のＥ型粘度計（ＶＩＳＣＯＮＩＣＥＭＤ）を用いることができる。その場合の測定条件は、２５℃、コーンプレートのローターＮｏ．４３、回転数は粘度に応じた適切な回転数が選択され、５００ｍＰａ・Ｓ以上の粘度は５ｒｐｍ、１５０ｍＰａ・Ｓ以上５００ｍＰａ・Ｓ未満の粘度は１０ｒｐｍ、１５０ｍＰａ・Ｓ未満の粘度は２０ｒｐｍとする。

静電噴出本体２００は、図４Ａに示すように、ハウジング２１０を備えており、該ハウジング２１０は、カートリッジ１００を着脱可能に構成されている。

ハウジング２１０は、絶縁性材料、すなわち、電気を通し難い性質を有する材料により形成されている。なお、ここでいう「絶縁性」又は「電気を通し難い」とは、例えば１０^１２Ωｍを超える体積抵抗率（ＡＳＴＭ Ｄ２５７、 ＪＩＳ Ｋ６９１１）を有することをいうものとする。ハウジング２１０に用いられる絶縁性材料としては、例えば、合成樹脂等の絶縁性の有機材料、又はガラス若しくはセラミック等の絶縁性の無機材料等が例示される。絶縁性の有機材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、モノマーキャストナイロンなどを用いることができる。一方、導電性材料とは、電気を通し易い性質を有する材料、すなわち、例えば１０^－２Ωｍ以下の体積抵抗率を有する材料をいうものとする。

［カートリッジの構成］
カートリッジ１００は、液体の供給対象となる装置に交換可能に装着される使い捨て容器であり、その使用用途は特に制限されるものではないが、第１実施形態では、静電紡糸装置に用いられる静電紡糸装置用カートリッジである。具体的には、図４Ａに示すように、カートリッジ１００は、液体組成物を収容可能なシリンダ型の液収容部１１０と、液収容部１１０内の液体組成物を噴出させる噴出部１２０とを有している。

噴出部１２０は、図３に示すように、装着体１２１と、接続体１２２と、ノズル１２３とを有しており、第１実施形態では装着体１２１の一部が導電性樹脂（例えば、カーボンを含有する樹脂）により形成されている。なお、「導電性樹脂」とは、金属やカーボン等の導電性材料を含み、また、電気抵抗が低く、電気が流れ易い樹脂をいい、例えば、１０^－２Ωｍ以下の体積抵抗率を有する樹脂のことをいう。また、樹脂としては、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン：polypropylene）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート：polyethylene terephthalate）、ＰＥ（ポリエチレン：polyethylene）樹脂、ＰОМ（ポリアセタール：polyacetal）樹脂など、エタノール等の溶媒に対して耐溶媒性を有する樹脂を採用可能である。なお、装着体１２１の全て、または装着体１２１および接続体１２２を導電性樹脂で構成しても良い。

装着体１２１は、その内部に、流路及び小電極を有している。流路は、液体組成物を流通させる通路である。また、小電極は、流路内を流通する液体組成物を付加的に静電チャージするように構成されている。接続体１２２は、液収容部１１０に接続されると共に、液収容部１１０の内部に連通しており、液収容部１１０内の液体組成物を、装着体１２１の流路に導くように構成されている。ノズル１２３は、装着体１２１に接続されており、先端に噴出孔１２３ａを有すると共に、噴出孔１２３ａと装着体１２１の流路とを接続する直線状のノズル流路を有している。なお、第１実施形態において、装着体１２１は、接続体１２２と別体のものとして構成されているが、装着体１２１と、接続体１２２とが一体的に構成されていても良い。また、ノズル１２３は、装着体１２１と別体のものとして構成されているが、ノズル１２３と、装着体１２１とが一体的に構成されていても良い。

液収容部１１０は、噴出部１２０と接続可能な第１筒部材１１１と、第１筒部材１１１と接続可能でかつ第１筒部材１１１よりも径の小さい第２筒部材１１２とを備えるシリンダ形状を有している。第１筒部材１１１は、プラスチック製のシリンダ状の容器であり、液体組成物を収容可能に構成されている。

第２筒部材１１２は、プラスチック製のシリンダ状の容器であり、後述する駆動部２４６が駆動して発生した回転力により、第１筒部材１１１に対して回転するよう構成されている。また、第２筒部材１１２の内部には、ピストンロッド１１２ａと、ピストンロッド１１２ａの噴出部１２０側の端部に設けられたピストン１１２ｂが配されている。

ピストンロッド１１２ａは、第２筒部材１１２の回転により軸方向に前進し、ピストン１１２ｂを噴出部１２０側に押し上げるように構成されている。具体的には、第２筒部材１１２の内面とピストンロッド１１２ａの外面には、互いに螺合可能なねじ（図示せず）がそれぞれ形成されており、第２筒部材１１２の回転によってピストンロッド１１２ａが噴出部１２０側に螺進するように構成されている。ピストン１１２ｂは、ピストンロッド１１２ａにより、軸方向（液収容部１１０に沿う方向）に進退可能に構成されており、ピストンロッド１１２ａにより噴出部１２０側に押し上げられることにより、液体組成物を噴出部１２０に押し出すように構成されている。

［ハウジングの構成及び動作］
図１、図２及び図４Ａに示すハウジング２１０は、使用者が手で握ることができる形状と大きさとなっている。具体的には、ハウジング２１０は、筒型形状、すなわち、ノズル軸に平行する断面が長軸と短軸を有する楕円形状を有している。また、ハウジング２１０は、ノズル軸に沿う方向の長さが、例えば、３ｃｍ以上１１ｃｍ以下である。なお、「ノズル軸」とは、ノズル１２３の噴出孔１２３ａの中心を通り、かつ、液体の噴出方向に沿う軸を意味する。このハウジング２１０内には、カートリッジ１００の液収容部１１０を収容可能な収容空間２２０（図４Ａ参照）が形成されると共に、液体組成物を静電チャージ（静電的に帯電）する帯電構造や、第２筒部材１１２を駆動する駆動部等が配置されている。帯電構造や駆動部等の詳細については、後述する。

また、ハウジング２１０には、一端部側（図４Ａの上端部側）に液収容部１１０を挿通可能な挿入孔２２１が形成されている。該挿入孔２２１は、ハウジング２１０内の収容空間２２０に連通しており、カートリッジ１００の液収容部１１０が、挿入孔２２１を挿通して収容空間２２０に挿脱することができる形状及び大きさになっている。第１実施形態において、挿入孔２２１及び収容空間２２０は、ハウジングの端に形成されており、他方の側に、帯電構造や駆動部等の収容スペースを広く確保することが可能となっている。

[キャップの構成]
キャップ１１は、図１に示すように、噴出部１２０のノズル１２３に設けられた噴出孔１２３ａを密閉するように構成されており、第１実施形態では、全体としてノズル１２３を覆う半球形状を有している。また、キャップ１１は、キャップ１１がノズル１２３の噴出孔１２３ａを密閉した閉状態と、ノズル１２３の噴出孔１２３ａを開放した開状態とを変更可能に構成されており、開状態において、カートリッジ１００に保持されている。具体的には、キャップ１１は、連結部１５によりカートリッジ１００と連結されており、連結部１５により連結された状態で閉状態と開状態との間を変更可能に構成されている。より具体的には、第１実施形態において、キャップ１１は、連結部１５を中心として、閉状態と開状態との間を回転自在に構成されている。

このように、キャップ１１がカートリッジ１００に保持されていることにより、キャップ１１の閉め忘れやキャップ１１を紛失する事態等を防止することができるため、液体組成物がノズル１２３内で固着して噴出できなくなる事態や液体組成物がノズル１２３から液だれする事態等を防止することができる。

また、キャップ１１は、図３に示すように、該キャップ１１の開状態から閉状態へと向かう変位を規制するよう該キャップ１１を保持する規制部１４を備えている。第１実施形態において、規制部１４は、連結部１５が偏心構造を有する回転軸部であることによって実現されている。すなわち、第１実施形態では、連結部１５の他に規制部１４が設けられる構成ではなく、連結部１５自体の形状によって、連結部１５が規制部１４としても機能している。具体的には、連結部１５は、キャップ１１の開状態において、回転中心からノズル１２３の噴出方向側端部までの長さが、鉛直方向の長さよりも長く形成された断面略雫形状を有している。連結部１５がこのような形状を有していることにより、キャップ１１を閉める際に、キャップ１１が大きな円弧を描いて可動し、キャップ１１内面とノズル１２３先端が接触する際に、ノズル１２３の先端側から接触して流路を適切に塞ぐことが可能となる。また、キャップ１１を開閉する際に無理な力をかけることなく、適切な力でキャップ１１の開閉が可能となる。なお、第１実施形態では、連結部１５が規制部１４として機能するものとして説明したが、これに限定されず、連結部１５とは別に規制部１４が設けられる構成としても良いし、規制部１４が設けられなくても良い。

図１に示すキャップ１１の閉状態において、キャップ１１の内側先端に配されたパッキン１２によりノズル１２３先端がシールされ、液の固着が防止されている。キャップ１１の内側両サイドには凸部１３が構成され、ノズル１２３の根元部の凹部１２４と嵌合することにより、パッキン１２の反力を受けると共に持運び時に静電噴出装置１０にかかる振動等によりキャップ１１が開くのを防止している。図２は、キャップ１１の開状態で、ノズル１２３先端が開放され、静電噴出出来る状態である。

また、キャップ１１は、開状態において、規制部１４によりノズル１２３先端部の電場Ｅに影響しない位置に保持される。ここで、図３にノズル１２３とキャップ１１の位置関係の断面図と電場Ｅのイメージを示す。電場Ｅは、ノズル１２３先端から対象物Ｏに向かい、ノズル１２３近傍では略同心円状に構成され、対象物Ｏに接近するに従い対象物Ｏの表面に沿うように形成されるが、ノズル１２３先端の近傍に物体が存在すると、電場Ｅが部分的に歪められる。仮にキャップ１１が電場Ｅに干渉すると、ノズル１２３先端から噴出された液体が真っすぐに噴出せずに曲がり、狙いの位置に噴出できなくなる。以上の観点から、キャップ１１は、ノズル１２３先端と対象物Ｏとの間で構成する電場Ｅに干渉しない位置、例えば、開状態において、キャップ１１の基端がノズル１２３先端から１０ｍｍ以上後方にあることが好ましく、電場Ｅへの干渉をより防止する観点から、３０ｍｍ以上後方にあることがより好ましい。

更に、第１実施形態では、キャップ１１は閉状態から開状態に１８０度以上回転する構成となっており、キャップ１１が閉状態の場合は、確実にノズル１２３の先端をシールすることが可能となり、キャップ１１が開状態の場合は、確実に電場Ｅに干渉しないことを両立できている。

本実施形態において、キャップ１１は、偏心回転軸からなる連結部１５によりカートリッジ１００と連結されるものとして説明したが、これに限定されず、例えば、連結部１５がカートリッジ１００の少なくとも一部と一体成形により形成されたヒンジキャップとして構成されていても良い。この場合において、ヒンジキャップは、連結部１５（この場合では、樹脂ヒンジ）を部分的に薄肉に成形することにより回転可能となる。

図７を参照して、ハウジング２１０内に備えた駆動部等について説明する。ハウジング２１０には、主電源操作部２４１と作動操作部２４２が、ハウジング２１０の外部から操作しうる状態で取り付けられている。ハウジング２１０の内部には、電源部２４３、高電圧発生部２４４、出力端子２４５及び駆動部２４６が備えられている。

ここで、主電源操作部２４１と作動操作部２４２を操作することにより行われる動作を説明する。カートリッジ１００がハウジング２１０の収納空間の規定位置に正確に装着されると、出力端子２４５は、カートリッジ１００に設けられたリング電極（図示せず）を介してカートリッジ１００の装着体１２１内部に備えた小電極に電気的に接続される。また、駆動部２４６は、カートリッジ１００に備えた第２筒部材１１２に機械的に連結される。

主電源操作部２４１をオフ（ＯＦＦ）にしておくと、電源部２４３から高電圧発生部２４４や駆動部２４６に給電がされることはない。このため、高電圧発生部２４４から高電圧が発生することはなく、また駆動部２４６が駆動することもない。したがって、主電源操作部２４１をＯＦＦにしておけば、使用者が間違って作動操作部２４２を操作しても、液収容部１１０に収容した液体組成物に静電チャージがされることはなく、液体組成物が噴出されることもない。

作動操作部２４２は、例えば、オン（ＯＮ）状態とオフ（ＯＦＦ）状態とを切り替えることが可能なスイッチにより構成されている。

主電源操作部２４１がＯＮの噴出モードになっているときに、作動操作部２４２をＯＮすると、電源部２４３から高電圧発生部２４４と駆動部２４６に給電がされる。そうすると、駆動部２４６が駆動して回転力を発生し、この回転力は、カートリッジ１００に備えた第２筒部材１１２に伝達され、第２筒部材１１２が回転する。第２筒部材１１２の回転により第２筒部材１１２の内面に螺合されたピストンロッド１１２ａが噴出部１２０側に螺進し、ピストン１１２ｂを噴出部１２０側に押し上げ、第１筒部材１１１内の液体組成物が噴出部１２０側に押出される。また、高電圧発生部２４４は正の高電圧（例えば、数ｋＶから数十ｋＶ）を発生し、発生した高電圧を出力端子２４５に送る。出力端子２４５は、カートリッジ１００に設けられたリング電極を介してカートリッジ１００に備えた小電極に高電圧を送る。小電極は高電圧が印加されることにより、カートリッジ１００内を流通する液体組成物を静電チャージする。このようにして静電チャージされた液体組成物が、液収容部１１０から噴出部１２０に流入し、ノズル１２３にまで達すると、帯電した液体組成物と対象物との電位差に基づく静電気力によって、液体組成物は対象物に向かって噴出される。その後、作動操作部２４２をＯＦＦにすると、液体組成物の噴出が停止する。

図４Ｂに示すように、主電源操作部２４１は、押しボタンとランプ表示で構成されており、液体組成物の噴出量を多段的（今回の事例では大／小の２段階）に調整できる機能があり、１回押し込むと高電圧を発生させずに液体組成物をノズル１２３にまで早く到達させるプライムモード（雫模様で示すモード）、更に押し込むと高電圧が発生し噴出量が小の噴出モード、更に押し込むと高電圧が発生し噴出量が大の噴出モードに切り替わる。すなわち、主電源操作部２４１のモードにより、電源部２４３から駆動部２４６に給電される電圧が調整され、駆動部２４６の回転数が調整される。そうするとカートリッジ１００内に備えた第２筒部材１１２の回転数が調整され、液収容部１１０から噴出部１２０側に押出されてくる（流入してくる）液体組成物の量が調整され、噴出される液体組成物の噴出量も調整される。

（その他の実施例）
本発明に係る静電噴出装置は、上述した第１実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内において種々の改変を行なうことができる。以下、変形例について説明する。なお、第１実施形態と共通する構成については、同様の符号で示している。

（第２実施形態）
更に、連結部１５は、キャップ１１Ａとカートリッジ１００Ａとを連結するリンク機構（連結部１５Ａ）であっても良い（図５Ａ、図５Ｂ）。第２実施形態において、リンク機構である連結部１５Ａは、第１可動軸１３２を介してキャップ１１Ａの一端部（図５Ａにおける下端部）に回転自在に接続されると共に、第１固定軸１３１を介してカートリッジ１００Ａに回転自在に接続される第１リンク１３０と、第２可動軸１４２を介してキャップ１１Ａの他端部（図５Ａにおける上端部）に回転自在に接続されると共に、第２固定軸１４１を介してカートリッジ１００Ａに回転自在に接続される第２リンク１４０とを備えている。

具体的には、キャップ１１Ａの端面に第１リンク１３０の第１可動軸１３２と第２リンク１４０の第２可動軸１４２が配され、第１可動軸１３２と第２可動軸１４２はキャップ１１Ａに対して回転自在に支持されている。第１リンク１３０の第１可動軸１３２と反対端に第１固定軸１３１が配されると共に、第２リンク１４０の第２可動軸１４２と反対端に第２固定軸１４１が配されている。第１固定軸１３１及び第２固定軸１４１は、それぞれカートリッジ１００Ａに対して回転自在に支持されている。図５Ａは、キャップ１１Ａの閉状態を示し、この閉状態において、キャップ１１Ａの内側先端に配されたパッキン１２によりノズル１２３の先端（噴出孔１２３ａ）がシールされている。図５Ｂは、キャップ１１Ａの開状態を示し、この開状態において、ノズル１２３の先端（噴出孔１２３ａ）が開放されており、キャップ１１Ａは、ノズル１２３の先端から十分後方に位置しており、静電噴出に邪魔にならない。また、第２実施形態では、リンク機構である連結部１５Ａが、キャップ１１Ａの開状態から閉状態への変位を規制する規制部としても機能するよう構成されている。

（第３実施形態）
更に、連結部１５は、キャップ１１Ｂとカートリッジ１００Ｂとを繋ぐ鎖等の柔軟物（連結部１５Ｂ）で構成されても良い（図６Ａ、図６Ｂ）。第３実施形態において、柔軟物である連結部１５Ｂは、一端がキャップ１１Ｂに接続されると共に、他端がカートリッジ１００Ｂに接続されており、ノズル１２３にキャップ１１Ｂが装着された閉状態（図６Ａ参照）と、ノズル１２３からキャップ１１Ｂが取り外された開状態（図６Ｂ）との間においてキャップ１１Ｂを移動させることが可能な長さ及び可撓性を有している。

第３実施形態において、キャップ１１Ｂは、開状態において、静電噴出本体２００Ｂに磁力により保持されるように構成されている。具体的には、キャップ１１Ｂの一部が例えば金属等の磁性体１５１で構成されており、開状態において、静電噴出本体２００Ｂに設置された磁石１５２とキャップ１１Ｂの磁性体１５１が磁力により引き合うことによりキャップ１１Ｂが保持され、静電噴出の邪魔にならない。なお、第３実施形態では、これら磁性体１５１及び磁石１５２が、キャップ１１Ｂの開状態から閉状態への変位を規制する規制部として機能する。なお、第３実施形態において、磁性体１５１が静電噴出本体２００Ｂに設けられ、磁石１５２がキャップ１１Ｂに設けられる構成としても良いし、これら磁性体１５１及び磁石１５２以外の構成を規制部として採用しても良い。

今回説明した全ての実施形態では、キャップ１１はカートリッジ１００に変更可能に保持されているが、静電噴出本体２００に変更可能に保持されていてもよい。

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、静電噴出装置に適用可能である。

１０ 静電噴出装置
１００ カートリッジ
１１０ 液収容部
１１１ 第１筒部材
１１２ 第２筒部材
１２０ 噴出部
１２１ 装着体
１２２ 接続体
１２３ ノズル
２００ 静電噴出本体
２１０ ハウジング
２２０ 収納空間
Ｅ 電場
Ｏ 対象物

Claims (10)

1. 液体に電圧を印加して前記液体を噴出させる静電噴出装置であって、
   液体を収容する液収容部及び前記液体を噴出させる噴出部を有するカートリッジと、
   前記カートリッジの前記液収容部を挿脱可能な前記静電噴出本体と、
   前記噴出部の先端のノズルに設けられた噴出孔を密閉するキャップと
   を備え、
   前記キャップは、前記ノズルの噴出孔を密閉する閉状態と、前記ノズルの噴出孔を開放する開状態とを変更可能に構成されており、開状態において、前記カートリッジ又は前記静電噴出本体に保持されている
   静電噴出装置。
2. 前記キャップの開状態から閉状態へと向かう変位を規制するよう前記キャップを保持する規制部を備え、
   前記キャップは、開状態において、前記規制部により前記ノズルの先端部の電場に影響しない位置に保持される
   請求項１に記載の静電噴出装置。
3. 前記キャップと、前記カートリッジ又は前記静電噴出本体とを連結可能な連結部を備え、
   前記キャップは、前記連結部により連結された状態で閉状態と開状態との間を変更可能に構成されている
   請求項１又は２に記載の静電噴出装置。
4. 前記キャップは、前記連結部が前記静電噴出本体又は前記カートリッジの少なくとも一部と一体成形により形成されたヒンジキャップである
   請求項３に記載の静電噴出装置。
5. 前記キャップは、開状態において、１８０度以上回転する請求項３に記載の静電噴出装置。
6. 前記キャップは、開状態において、前記ノズル先端から１０ｍｍ以上後方に保持される
   請求項１～５のいずれか１項に記載の静電噴出装置。
7. 前記連結部がリンク機構である
   請求項３に記載の静電噴出装置。
8. 前記連結部が可撓性を有する材料からなる
   請求項３に記載の静電噴出装置。
9. 前記キャップは、開状態において、前記静電噴出本体に磁力により支持される
   請求項８に記載の静電噴出装置。
10. 液体に電圧を印加して前記液体を噴出させる静電噴出装置であって、
    液体を収容する液収容部及び前記液体を噴出させる噴出部を有するカートリッジの前記液収容部を挿脱可能な前記静電噴出本体と、
    前記噴出部の先端のノズルに設けられた噴出孔を密閉するキャップと
    を備え、
    前記キャップは、前記ノズルの噴出孔を密閉する閉状態と、前記ノズルの噴出孔を開放する開状態とを変更可能に構成されており、開状態において、前記カートリッジ又は前記静電噴出本体に保持されている
    静電噴出装置。
    

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