JP3905621B2 - Variable particle size generator and variable particle size generation method - Google Patents

Description

【００３７】
Ａタイプは、外形２０×５０×０．５ｍｍであり、図４を参照して、線幅Ｌｅ＝１００μｍ、電極ピッチＰ＝４００μｍ、交差幅Ｗｅ＝１２ｍｍ、電極長さＬｐ＝１０ｍｍ、電極対数２０のＩＤＴを設けている。このＩＤＴ３１を１０ＭＨｚの電圧で駆動することにより、波長約４００μｍの表面弾性波が励振される。
【００３８】
ここで表面弾性波の伝播波長λは、位相速度（伝播速度）をｖｆ、ＩＤＴ共振周波数をｆｒとすると、式
λ＝ｆｒ／ｖｆ
で表される。
【００３９】
一方、Ｂタイプは、外形５×９×０．５ｍｍであり、図４を参照して、線幅Ｌｅ＝２０μｍ、電極ピッチＰ＝８０μｍ、交差幅Ｗｅ＝２．４ｍｍ、電極長さＬｐ＝２．５ｍｍ、電極対数２０のＩＤＴを設けている。このＩＤＴ３２を５０ＭＨｚの交流電圧で駆動することにより、波長約８０μｍの表面弾性波が励振される。
【００４０】
図２では、上記ＡタイプのＩＤＴ３１及びＢタイプのＩＤＴ３２が、同一のニオブ酸リチウム基板２１上ｙ方向に形成されている。
【００４１】
一方、放熱板２２は、基板２１の下部に熱伝導度のよいシリコーングリース等を介して密着して配設されている。
【００４２】
次に図５を用いて、基本動作について説明する。
【００４３】
ステップＳ５−１では、発生すべき液滴径に対応したＩＤＴを選択する。例えば、大きい径の微小粒子を生成するには、ＡタイプのＩＤＴ３１を選択する。ステップＳ５−２では、ＡタイプのＩＤＴ３１の表面弾性波発生部２１上にのみ液滴が吐出するように、第一の液滴吐出装置１を選択して駆動する。すなわち、第一の液滴吐出装置１の複数のノズル１１０、１１１、１１２のうち、１１１のみを駆動することによって、ＩＤＴ３１が形成された表面弾性波伝播面２１上に吐出させる。図２において、液滴が吐出可能なノズルからの液滴の軌跡を実線で示しており、上記の場合は、矢印Ｉ１１１のみがノズルからの液滴の軌跡である。ステップＳ５−３では、第二の液滴吐出装置２上に形成されたＩＤＴ３のうち、液滴が吐出された部分のＩＤＴ３１のみを駆動する。これにより、ＡタイプのＩＤＴ３１によって粒子径が１００μｍ前後の粒子が生成される。
【００４４】
一方、小さい径の微小粒子を生成するには、ステップＳ５−１ではＢタイプのＩＤＴ３２を選択する。ステップＳ５−２では、ＢタイプのＩＤＴ３２の表面弾性波発生部２１上にのみ液滴が吐出するように、第一の液滴吐出装置１を選択して駆動する。すなわち、第一の液滴吐出装置１の複数のノズル１１０、１１１、１１２のうち、１１２のみを駆動することによって、ＩＤＴ３２が形成された表面弾性波伝播面２１上に液滴を吐出させる。ステップＳ５−３では、第二の液滴吐出装置２上に形成されたＩＤＴ３のうち、液滴が吐出された部分のＩＤＴ３２のみを駆動する。これにより、ＢタイプのＩＤＴ３２によって粒子径が１０μｍ前後の粒子が生成される。
【００４５】
上記測定においては、複数のノズルのうち、ＡタイプのＩＤＴ３１とＢタイプのＩＤＴ３２の間及びその外側に吐出するように位置しているノズル、例えば、ノズル１１０はＩＤＴ３１、３２のいずれによっても霧化されないので（図１の点線矢印でその液滴の軌跡Ｉ１１０で示したノズル）、いずれの動作においても駆動しないようにする。
【００４６】
以上のように、ＡタイプのＩＤＴ３１、ＢタイプのＩＤＴ３２のいずれかを選択し、その表面弾性波発生部上に液滴を吐出させて、ＩＤＴを選択的に駆動することによって、粒子径の異なる液滴を任意に作製することができる。
【００４７】
上記説明では、ＡタイプのＩＤＴ３１、ＢタイプのＩＤＴ３２のいずれか一方のみを駆動することにより、単一の粒子径を有する液滴を生成する場合について説明したが、両方を駆動することにより粒子径分布が双方性を有する液滴粒子を生成することも可能である。
【００４８】
例えば、図６に示す医療用吸入器に適用する場合には、薬液吸入器５２の内部には第一の液滴吐出装置１及び第二の液滴吐出装置２の他、薬液を収容したタンク７が配設されており、吐出孔５１１からは比較的粒子径の小さな薬液が吐出し、吐出孔５１２からは比較的粒子径の大きな薬液が吐出するようになっている。このように、粒子径が異なる薬液粒子を同時に生成し吐出させることによって、粒子径によって到達する距離が異なるので、複数の患部の治療を同時に行うことができる。
【００４９】
また、図７に示す画像記録装置１０１に適用する場合には、画像記録装置１０１内の印字ヘッド５０に第一の液滴吐出装置１及び第二の液滴吐出装置２を収容しており、該ヘッド５０上部には主走査方向（紙面垂直方向）にインクＩＮＫ吐出のための吐出孔５１が形成されている。印字データに基づいて、第一の液滴吐出装置１及び第二の液滴吐出装置２が駆動されて、インクＩＮＫが目的の粒子径で吐出孔５１から吐出され、一対のローラから構成された搬送装置９１によって矢印Ａ方向に記録紙Ｐを搬送することで記録紙Ｐ上に印字画像が形成される。この結果、図９に示すように１つの記録画素に対して液滴径が異なるドット（図９（ｄ））を形成することができるため、この面積階調表現を行うことによって高精細な画像記録を行うことができる。
【００５０】
また、図８に示す画像記録装置１０２に適用する場合には、第一の液滴吐出装置１及び第二の液滴吐出装置２を収容した画像記録装置１０２内の印字ヘッド５０からはインクＩＮＫが吐出孔５１から吐出され、そのインクＩＮＫは一旦、転写ドラム９２上に形成される。該転写ドラム９２は矢印Ｃ方向に回転されており、印字ヘッド５０により転写されたインクＩＮＫは、一対のローラからなる搬送装置９１によって矢印Ｂ方向に搬送され、内部に加熱体９３を有する転写ドラム９２と該転写ドラム９２に一定圧力をもって配設されている加圧ローラ９４とにより形成される転写部において記録媒体Ｐ上に転写される。この結果、上記図８の場合と同様に階調表現が豊かで高品位な画像を得ることができる。
【００５１】
なお、上記の医療用吸入器及び画像記録装置に適用した場合の詳細については後述する。また、医療用吸入器及び画像記録装置への適用は本実施例に限らず、以下の本第１の実施形態の別の実施例は勿論のこと別の実施形態の実施例に関しても適用できるものである。
【００５２】
ここで、第一の液滴吐出装置１としては、圧電素子を用いたがこれに限らず、熱的エネルギーにより液滴を吐出するタイプであってもよく、また、液滴吐出方向に電界を形成することにより静電的なエネルギーによって液滴を吐出させるタイプのものであってもよい。熱的エネルギーにより液滴を吐出するタイプであれば製造工程を簡単にすることができるので製造コストを安価にすることができる。また、静電的なエネルギーによって液滴を吐出させるタイプのものであれば、ＳＴＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｓｃｏｐｅ）等の針状の電極を用いることにより低電圧で効果的な電界を形成でき、しかも半導体プロセスにより微細加工が行えるので多電極化、小型化する場合に有利である。
【００５３】
さらに、第二の液滴吐出装置２のＩＤＴ３としては、本実施例では２種類の場合について説明を行ったがそれ以上であっても勿論よく、それに関しては実施例２で後述する。
【００５４】
次に、各ＩＤＴ３の駆動方法を図１０及び図１１を用いて説明する。
【００５５】
図１０は、ＩＤＴを駆動する駆動手段４が、ＩＤＴ３と１対１に対応して接続されている場合である。共振周波数ｆ１＝１０ＭＨｚを有するＩＤＴ３１には周波数１０ＭＨｚの高圧電圧を出力する駆動手段４１が接続されており、共振周波数ｆ２＝５０ＭＨｚを有するＩＤＴ３２には周波数５０ＭＨｚの高圧電圧を出力する駆動手段４２が接続されている。これらは、ＣＰＵ（中央演算装置）４０からの命令により、駆動手段４１と４２のどちらか一方を駆動することにより、ＩＤＴ３１と３２のいずれかが駆動される。または駆動手段４１と４２の両方を駆動することにより、ＩＤＴ３１と３２の両方が駆動される。
【００５６】
これに対し図１１は、ＩＤＴ３１の高圧側の電極及びＩＤＴ３２の高圧側の電極が選択器４５に接続され、選択器４５のもう１つの端子には、周波数が可変である駆動手段４が接続されている。これらは、ＣＰＵ４０からの命令により、選択器４５を介して、駆動手段４とＩＤＴ３１を接続するか、あるいは、駆動手段４とＩＤＴ３２を接続するかの選択を行う。なお、この構造の場合においても両方を駆動できる回路構成にすることはできるし、もし同時に両方を駆動できなくてもＣＰＵ４０による短時間切替制御によりあたかも同時に駆動しているようにはできる。
【００５７】
ここで図１０に示した方法は、ＩＤＴの数だけ駆動手段が必要になってくるが、駆動手段とＩＤＴとが直接接続されているので、選択器を通過することによる波形の劣化、ノイズの発生等がない。一方、図１１に示した方法は、発振部を周波数可変としている点が回路上複雑となるが、高圧電圧に増幅するための回路部を共通にできるので、全体としてみた場合の回路規模ははるかに簡単になる。
【００５８】
上記説明では、ＩＤＴ３１及び３２とも、各１個の場合についてであったが、２個以上の場合、同一の共振周波数のＩＤＴを共通に接続して、全てを同時に駆動することが考えられる。このような場合、図１１に示す方法では、単一の駆動手段で対応できることは、上記説明と変わらない。しかし、同一の共振周波数となるようにＩＤＴを製作しても、素子によるばらつき、配線の影響等によって、必ずしもすべて同一とはならない。このような場合、図１０に示した方法によれば、ＩＤＴごとに駆動周波数を設定することができるので、ＩＤＴの共振周波数に一致した周波数で駆動することができる。このように駆動方法としては、一長一短があるので、用途に応じて使い分けるとよいし、また上記方法及び構成に限定されるものではない。
【００５９】
以上より、異なるＩＤＴを複数形成しておくことにより粒子径の異なる微小液滴を生成することができる。また、従来の液滴吐出装置１を流用しながら装置を構成することができるので、安価に製造することができる。
【００６０】
（実施例２）
本実施例では、図１２の霧化装置の構成図に示すように第二の液滴吐出装置２のＩＤＴ３として異なる３種類の場合について説明する。なお、前記実施例と重複する部分の説明は省略する。
【００６１】
図１２に示すように、共振周波数がさらに小さいＩＤＴ３３を付加することにより、合計３種類の液滴径を有する微小粒子の作製を行うことができる。
【００６２】
ＩＤＴ３の共振周波数が高くなる程、ＩＤＴのサイズが小さくなるので、もし、ＩＤＴ３３に対してＩＤＴ３１と同様に３つのノズルから液滴を供給しようとすると、液滴の供給量がＩＤＴ３３による霧化量を上回ることになって、所望の大きさの粒子を作製することができなくなる。さらに極端に供給量が超過した場合には、霧化すること自体が不可能になる。これを防止するために、本実施例においては、共振周波数の異なるＩＤＴごとに第一の液滴吐出装置１から供給される液滴量を変化させている。
【００６３】
なお、このように共振周波数の異なるＩＤＴごとに第一の液滴吐出装置１から供給される液滴量を変化させている方法は、本第１の実施形態のすべての実施例に対して適用されるものとする。
【００６４】
本実施例においては、液滴量を制御する方法として第一の液滴吐出装置１のノズルの数を変化させている。すなわち、最も液滴径が大きく、多量の粒子を作製することができるＩＤＴ３１に対しては、３つのノズル１１１から液滴（Ｉ１１１）を供給するようにして、多くの液滴を供給できるようにしている。これに対し、最も液滴径が小さく、少量の粒子を作製することができるＩＤＴ３３に対しては、１つのノズル１１３から液滴（Ｉ１１３）を供給するようにして、より少ない液滴を供給できるようにしている。また、中間の液滴径を作製できるＩＤＴ３２に対しては、２つのノズル１１２から液滴（Ｉ１１２）を供給するようにして、中間の量の液滴を供給できるようにしている。
【００６５】
なお、本実施例では、３つ目のＩＤＴ３３として、ＩＤＴ３１及び３２の共振周波数よりも小さい値の共振周波数を有するＩＤＴについて説明したが、これに限らず、ＩＤＴ３１及び３２の共振周波数よりも大きい値の共振周波数を有するＩＤＴであってもよく、また、ＩＤＴ３１と３２の共振周波数の中間の値の共振周波数を有するＩＤＴであってもよい。
【００６６】
以上、ＩＤＴの種類に応じて供給する液滴量を異ならせたので、液滴が供給過多あるいは供給不足になることがない。
【００６７】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態を表面弾性波を発生させる共振周波数が異なる複数種類で各々複数個有する場合について各実施例に基づいて説明する。
【００６８】
（実施例３）
本実施例では、図１３の霧化装置の構成図に示すように第二の液滴吐出装置２のＩＤＴ３として異なる複数種類で各々複数個づつ有し、その複数個のＩＤＴ３１、３２、…をそれぞれ交互に配置している場合について説明する。なお、前記いずれかの実施例と重複する部分の説明は省略する。
【００６９】
図１３に示すように、第二の液液滴吐出装置２のニオブ酸リチウム基板２１上ｙ方向に、ＡタイプのＩＤＴ３１及びＢタイプのＩＤＴ３２が、交互にしかもそれぞれが複数形成されている。
【００７０】
図５を参照して、動作について説明する。
【００７１】
ボタン等の入力手段から動作開始信号が入力されると、ステップＳ５−１とステップＳ５−２にて、どの霧化手段及び液滴供給手段を駆動するかを決定する。
【００７２】
例えば、大きい粒子径を有する液滴を生成する場合には、第一の液滴吐出装置１の液滴供給手段としてノズル１１１（１１１ａ、１１１ｂ、…）を選択し、ＩＤＴ３の霧化手段として３１（３１ａ、３１ｂ、…）を選択する。前記実施例と同様に、第一の液滴吐出装置１の複数のノズルの内、１１１（１１１ａ、１１１ｂ、…）のみを駆動することによって、ＩＤＴ３１（３１ａ、３１ｂ、…）の表面弾性波発生部上にのみ液滴（Ｉ１１１ａ、Ｉ１１１ｂ、…）を吐出する。その後、液滴が吐出された部分の複数のＩＤＴ３１（３１ａ、３１ｂ、…）を駆動することにより、ＡタイプのＩＤＴ３１によって粒子径が１００μｍ前後の粒子が生成される。
【００７３】
一方、小さい粒子径を有する液滴を生成する場合には、第一の液滴吐出装置１の液滴供給手段としてノズル１１２（１１２ａ、１１２ｂ、…）を選択し、ＩＤＴ３の霧化手段として３２（３２ａ、３２ｂ、…）を選択する。前記実施例と同様に、第一の液滴吐出装置１の複数のノズルの内、１１２（１１２ａ、１１２ｂ、…）のみを駆動することによって、ＩＤＴ３２（３２ａ、３２ｂ、…）の表面弾性波発生部上にのみ液滴（Ｉ１１２ａ、Ｉ１１２ｂ、…）を吐出する。その後、液滴が吐出された部分の複数のＩＤＴ３２（３２ａ、３２ｂ、…）を駆動することにより、ＢタイプのＩＤＴ３２によって粒子径が１０μｍ前後の粒子が生成される。
【００７４】
また、図１４でのＩＤＴは上記図１３でのＩＤＴの種類が２個であったのを３個にしたものである。これは共振周波数がさらに小さいＩＤＴ３３（３３ａ、…）が追加された構成である。液滴を生成する場合には、第一の液滴吐出装置１の液滴供給手段としてノズル１１３（１１３ａ、…）を選択し、ＩＤＴ３の霧化手段として３３（３３ａ、…）を選択する。上記図１３と同様に、第一の液滴吐出装置１の複数のノズルの内、１１３（１１３ａ、…）のみを駆動することによって、ＩＤＴ３３（３３ａ、…）の表面弾性波発生部上にのみ液滴（Ｉ１１３ａ、…）を吐出する。その後、液滴が吐出された部分の複数のＩＤＴ３３（３３ａ、…）を駆動することにより、ＣタイプのＩＤＴ３３によって目的の径での粒子が生成される。ただし、このＩＤＴ３３（３３ａ、…）は前記第１の実施形態の実施例２に記載された内容を有するものとする。
【００７５】
以上により、前記第１の実施形態の実施例に比べ、より多くの液滴を霧化させることができるのは当然のこととして、ＩＤＴ３１（３１ａ、３１ｂ、…）あるいは３２（３２ａ、３２ｂ、…）さらには３３（３３ａ、…）内の駆動させる個数を制御することにより、霧化量を変化させることができるという特長を有している。すなわち、前記第１の実施形態の実施例において霧化量を変化させようとする場合、ＩＤＴ３１の駆動電圧を制御することが考えられるが、この方法では、駆動電圧に対する霧化量の変化が小さいので、霧化量を大きく変化させるには至らなく、数倍程度であった。また、制御面においても、電圧を可変とするには回路構成が複雑になる。
【００７６】
これに対し、本実施例においては、図１３あるいは図１４に示すように第二の液滴吐出装置２は、その複数種類のＩＤＴの共振周波数の数をｎ（ただし、ｎ≧２）として、該共振周波数をｆ１、ｆ２、…、ｆｎ（ただし、ｎ＝１，２，…）とした時、（ｆ１、ｆ２、…ｆｎ）を１ブロックとして、表面弾性波進行方向と直角な方向に、Ｎブロック（ただし、Ｎ≧１）形成されてなるため、ＩＤＴ３１の数をＮとした時、ＩＤＴ単一駆動の場合の霧化量Ｍ１に対し、全駆動時の霧化量ＭＮはＮ倍になるので、容易にＮ≧１０とすることができる。また、駆動するＩＤＴ３１の数を制御するだけでよいので、回路も従来と殆ど変わらない。これにより、複数のＩＤＴ３１の全てを駆動することにより霧化を最大とすることができ、また、単一のＩＤＴ３１を駆動することにより、霧化を最小とすることができる。さらに、１＜ｉ＜Ｎのいずれかの数ｉだけＩＤＴを駆動することにより、Ｍ１からＭＮの範囲で霧化量を変化させることができる。
【００７７】
同様に、ＩＤＴ３２を選択的に駆動することにより、１０μｍ前後の粒子の霧化量を変化させることができる。また上記方法を用いれば、単一種類のＩＤＴのみが複数形成されている場合においても、駆動するＩＤＴの数を制御することにより生成される微小液滴量を変化させることができる。
【００７８】
さらに、前記第１の実施形態の実施例において説明したように、Ａ及びＢ両方のＩＤＴを同時に駆動することにより粒子径が異なる粒子を同時に生成することができ、この場合にも駆動するＩＤＴ３１及び３２の数を各々制御することにより生成される液滴量を変化させることができる。また、駆動するＩＤＴ３１及び３２の比率を制御することにより、液滴径分布を変化させることができる。
【００７９】
各ブロックにおけるＩＤＴの間隔は、第一の液滴吐出装置のノズル間隔の整数倍であるように形成することにより、ＩＤＴとノズルとの関係がずれることがないので、すべてのＩＤＴに対して所望の数のノズルを対応させることができる。なお、これは前記各実施例に適用されるものとする。
【００８０】
また、本実施例における駆動方法は前記第１の実施形態のものを使用してもよいし、それに限定されるものでなくてもよい。
【００８１】
（実施例４）
本実施例では、図１５の霧化装置の構成図に示すように第二の液滴吐出装置２のＩＤＴ３として異なる複数種類３１、３２、…で各々複数個づつ有しているが、同一共振周波数ごとにＩＤＴをまとめて配置した場合について説明する。なお、前記いずれかの実施例と重複する部分の説明は省略する。
【００８２】
前記実施例３においては、複数種類のＩＤＴ３１、３２、…をそれぞれ交互に配置しているため、ＩＤＴ３の種類及び数を増加するのに伴い、基板２１のｙ方向の長さが長くなり、霧化が生じる部分の長さも長くなってしまう。しかし本実施例においては、図１５に示すように第二の液滴吐出装置２は、その複数種類のＩＤＴの共振周波数の数をｎ（ただし、ｎ≧２）として、該共振周波数をｆ１、ｆ２、…、ｆｎ（ただし、ｎ＝１，２，…）とし、またそれぞれの個数をＮとした時、同一共振周波数を有するＮ個のＩＤＴを１ブロックとして、表面弾性波進行方向と直角な方向に、ｎ個のブロックを構成して形成さるように同一共振周波数ごとにＩＤＴをまとめて配置する。そのため、霧化発生場所を集中させることができ、微小領域で霧化させる用途に適している。
【００８３】
具体的には、図１６及び図１７に示すように、ＩＤＴ３１及び３２のそれぞれの数をＮ＝２（ＩＤＴ３１（３１ａ、３１ｂ）、ＩＤＴ３２（３２ａ、３２ｂ））とした時の、霧化発生部の長さＷ_Mを比較する。
【００８４】
ＩＤＴ３１及び３２の幅をそれぞれＷ_A＝２０ｍｍ、Ｗ_B＝５ｍｍとした時、図１６に示した配置の場合、霧化発生部の長さＷ_MA及びＷ_MBは、
Ｗ_MA ＝ Ｗ_A ＋ Ｗ_B ＋ Ｗ_A ＝ ４５ｍｍ
Ｗ_MB ＝ Ｗ_B ＋ Ｗ_A ＋ Ｗ_B ＝ ３０ｍｍ
となる。
【００８５】
一方、図１７に示した配置の場合は、
Ｗ_MA ＝ ２＊Ｗ_A ＝ ４０ｍｍ
Ｗ_MB ＝ ２＊Ｗ_B ＝ １０ｍｍ
となり、作製する粒子径の大きさによって霧化発生部の長さが大きく異なってくる。これは、前記第１の実施形態の実施例１で説明したように、粒子径が小さくなる程、ＩＤＴの電極ピッチＰが小さくなるので、ＩＤＴの縦横比、すなわち、ＷｅとＬｐの比を同一となるようにＩＤＴを設計すると、ＩＤＴの幅Ｗｅが小さくなるからである。したがって、霧化発生部の長さＷ_Mも短くなる。このように、本実施例においては霧化発生部の長さを短縮することができ、また、発生粒子径が小さいほどその効果が顕著になる。
【００８６】
上記ではＩＤＴ３１及び３２の数をＮ＝２としたが、より多く形成すれば、さらに効果が顕著になる。例えば、Ｎ＝１０の場合、

となり、小さな液滴径を発生させる目的の場合には、５０／２３０＝２２［％］にまで縮小することができる。
【００８７】
また、本実施例によれば、上記効果の他に、図１７に示すように同一の共振周波数を有するＩＤＴをまとめて配置していることから、同一の共振周波数を有するＩＤＴ、例えばＩＤＴ３１（３１ａ、３１ｂ）を全て同様に駆動する場合には、結線３１ａＬ１と３１ｂＬ１を、結線３１ａＬ２と３１ｂＬ２を各々共通にすることができる。また、ＩＤＴ３２（３２ａ、３２ｂ）を全て同様に駆動する場合には、結線３２ａＬ１と３２ｂＬ１を、結線３２ａＬ２と３２ｂＬ２を各々共通にすることができる。このように、共通結線される素子が固まって配置されていると、図示しないＩＤＴ駆動装置への電極線の引き回しが簡単にできるという特長も有している。
【００８８】
なお、本実施例ではＩＤＴの種類を２としたが、上記効果はこれに限定されるものではない。
【００８９】
また、各ブロックにおけるＩＤＴの間隔は、前記実施例３と同様に対応させることができる。さらに本実施例における駆動方法は前記第１の実施形態のものを使用してもよいし、それに限定されるものでなくてもよい。
【００９０】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態を表面弾性波を発生させる共振周波数が異なる複数種類の場合で、ノズルの大きさが異なる構成となっている場合について各実施例に基づいて説明する。
【００９１】
（実施例５）
本実施例では、図１８の霧化装置の構成図に示すように１つの第一の液滴吐出装置１内のノズル１１１、１１２の大きさが、第二の液滴吐出装置２の共振周波数に応じて異なるように構成されたものについて説明する。なお、前記いずれかの実施例と重複する部分の説明は省略する。
【００９２】
液滴を供給するための第一の液滴吐出装置１のノズルの大きさが、第二の液滴吐出装置２のＩＤＴの共振周波数に応じて異なるようにし、１つのＩＤＴに対して１つのノズルが対応しているように構成したものである。すなわち、共振周波数が比較的低く、粒子径の大きい粒子を作製するＩＤＴ３１は、その素子寸法が大きいので、多くの液滴を供給することができる。一方、共振周波数が比較的高く、粒子径の小さい粒子を作製するＩＤＴ３２は、その素子寸法が小さいので、少ない液滴を供給しなければならない。この目的を達成するために、本実施例では、共振周波数が異なるＩＤＴごとに、供給する液滴量が異なるようにノズル径を変化させている。
【００９３】
すなわち、図１８に示すように、ＩＤＴ３１に対して液滴を供給するノズル１１１は、多くの液滴（Ｉ１１１）を供給するために大きな吐出孔が開けられている。これにより、例えば、１滴当り数１０００ナノリットル（ｎｌ）の液滴が吐出される。一方、ＩＤＴ３２に対して液滴を供給するノズル１１２は、少ない液滴（Ｉ１１２）を供給するために小さな吐出孔が開けられている。これにより、例えば、１滴当り数１００ナノリットル（ｎｌ）の液滴が吐出される。なお、駆動方法は前記各実施例のいずれかの方法を適用する。
【００９４】
（実施例６）
本実施例では、図１９の霧化装置の構成図に示すように第一の液滴吐出装置１内に異なる複数のヘッド１１、１２を有し、各ヘッド内のノズル１１１、１１２の大きさが、第二の液滴吐出装置２の共振周波数に応じて異なるように構成したものについて説明する。なお、前記いずれかの実施例と重複する部分の説明は省略する。
【００９５】
本実施例が前記実施例５と異なる点は、第一の液滴吐出装置１が、ヘッド１１及び１２の二つの異なる部分から構成されていることである。すなわち、より大きな吐出径のノズル１１１（１１１ａ、１１１ｂ、…）が形成されたヘッド１１と、より小さな吐出径のノズル１１２（１１２ａ、１１２ｂ、…）が形成されたヘッド１２とからなっている。さらに、ヘッド１１のノズル１１１（１１１ａ、１１１ｂ、…）から吐出される液滴（Ｉ１１１ａ、Ｉ１１１ｂ、…）がＩＤＴ３１に対して吐出されるように、ノズル１１１（１１１ａ、１１１ｂ、…）の間隔はＩＤＴ３１の間隔と同じになるように形成されている。同様に、ヘッド１２のノズル１１２（１１２ａ、１１２ｂ、…）から吐出される液滴（Ｉ１１２ａ、Ｉ１１２ｂ、…）がＩＤＴ３２に対して吐出されるように、ノズル１１２（１１２ａ、１１２ｂ、…）の間隔はＩＤＴ３２の間隔と同じになるように形成されている。この方法の利点について説明すると、前記実施例５の図１８に示した構成は、同一ヘッドに異なる大きさの吐出孔を有するノズルを形成しなければならなかった。そのため、製造が非常に複雑になり、また、ノズルの数が多い場合には、製造歩留まりが悪くなるという問題点を有していた。これに対し、本実施例の図１９に示す構成では、同一吐出径のノズルが形成されたヘッド１１とそれとは異なる同一吐出径のノズルが形成されたヘッド１２とが別々に製造され、それらを貼り合わせて形成されているので、貼り合わせ以外は従来と同様の製造方法が用いられるという利点がある。
【００９６】
上記説明では、ノズルの大きさを異ならせることにより液滴量が変わるようにしたが、これに限ることはなく、例えば、同じノズル径であっても、該ノズル内面の一部を撥水性とすることによりノズル内の液滴量を減少させることができるので、当方法によって、撥水処理を行わない場合に比べて液滴吐出量が少ない吐出を実現することができる。また、他の方法としては、ノズルを駆動する時間を制御することによって、第二の液滴吐出手段２に供給される液滴量を変化することができる。これらの方法は、ノズルの物理的大きさを変化させることなく、吐出量を変化することができるので、ノズル径の異なる複数のノズルを製造する場合に比べて、製造上の複雑さがないという特長を有している。また、本実施例においては２個のヘッドを貼り合わせた構成としたが、ヘッドの個数やその配置はこれに限定されるものではない。例えば、同一面上に並べてもよい。
【００９７】
以上、吐出する液滴量を異ならせて、第二の液滴吐出装置２に供給される液滴量を変化させることにより、各ＩＤＴに最適な液滴量を供給することが可能となる。
【００９８】
なお、本第３の実施形態では前記第１及び第２の実施形態における図面での液滴の吐出軌跡を矢印で表した点線部分のノズルはいずれも駆動されることはなかったのに対して、本実施形態では使用されないノズルは生じないといった効果を有している。
【００９９】
（実施例７）
本実施例では、図２０及び図２１の霧化装置の構成図に示すように前記実施例６と同様に第一の液滴吐出装置１が、複数の異なるヘッド部分１１、１２からなり、各ヘッドにはそれぞれ吐出するための液体貯蔵部７２１、７２２が備えられている構成としたものについて説明する。なお、前記いずれかの実施例と重複する部分の説明は省略する。
【０１００】
図２０に示すように、第一の液滴吐出装置１は大きさの異なるノズルを有する２つのヘッド１１、１２から構成されている。ヘッド１１は大きなノズル１１１を複数有し、ヘッド１２は小さなノズル１１２を複数有する。さらに、ヘッド１１には液体７５１を供給するための液体貯蔵部７２１が接続されており、ヘッド１２には液体７５２を供給するための液体貯蔵部７２２が接続されている。これにより、液体７５１はＩＤＴ３１にてより大きい液滴径に霧化され、また、液体７５２はＩＤＴ３２にてより小さい液滴径に霧化される。つまり、液体貯蔵部７はヘッドの構成にしたがって、ヘッド毎に設けるようにする。
【０１０１】
また、液体貯蔵部７は、カートリッジタイプとし、取り外し可能となるようにすれば、液体の補給が簡単に行うことができる。
【０１０２】
さらに、液体７５１及び７５２としては、全く種類の異なる液体であってもよいし、また、同一種類の液体ではあるが、表面張力あるいは粘度等の物性値が異なるものであってもよい。
【０１０３】
このように、第一の液滴吐出装置１を複数のヘッドから構成し、各ヘッドに液体貯蔵部を設けて、ヘッド毎に液体を供給するようにしたので、ヘッド自体の構造が容易となり製造が簡単となるとともに、仮に、一方のヘッドの液体がなくなっても他のヘッドを使用することができ、装置として動作を継続することができるという利点を有している。
【０１０４】
一方、図２１の場合は前記図２０の場合に比べてヘッドを貼り合わせた構造にして以外は同じ機能を有している。
【０１０５】
以上のように、本実施形態においては第一の液滴吐出装置１を複数のヘッドから構成し、それぞれに液体貯蔵部を設けることにより異なる液体を第二の液滴吐出装置２に供給することができると共に、異なる液滴径を有する粒子の霧化を行うことができる。
【０１０６】
［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態では第一の液滴吐出装置あるいは第二の液滴吐出装置のいずれかを移動させる場合について各実施例に基づいて説明する。
【０１０７】
なお、本実施形態では前記第１及び第２の実施形態における図面での液滴の吐出軌跡を矢印で表した点線部分のノズルはいずれも駆動されることはなかったのに対して、前記第３の実施形態と同様に使用されないノズルは生じない。
【０１０８】
（実施例９）
本実施例では、図２２の霧化装置の構成図に示すように第一の液滴吐出装置１を移動させることにより第二の液滴吐出装置２の該当するＩＤＴ３に液滴を供給するように構成したものについて図２３の基本動作フローチャートを用いて説明する。なお、前記いずれかの実施例と重複する部分の説明は省略する。
【０１０９】
図２２に示すように第一の液滴吐出装置１は、移動手段６によって、複数のＩＤＴ３が形成された方向Ｍに移動可能なように構成されている。第二の液滴吐出装置２は、２種類のＩＤＴをそれぞれ１つづつ有している。例えば、ＩＤＴ３１は共振周波数が１０ＭＨｚのＡタイプであり、ＩＤＴ３２は共振周波数が５０ＭＨｚのＢタイプであるとする。
【０１１０】
第一の液滴吐出装置１は単一のノズルを有しており、１組のＩＤＴに対し１つのノズルが対応するように複数形成されている。移動手段６によって、ＩＤＴ３１により霧化される基板２１上及びＩＤＴ３２により霧化される基板２１上に液滴が吐出されるように移動される。これにより、第一の液滴吐出装置１のノズル数を１つにできるので、第一の液滴吐出装置１の製造が簡略化される。また、ノズルを駆動する回路も同様に簡略化され、各ノズルを選択して駆動するという複雑な制御をする必要がなくなる。
【０１１１】
移動手段６としては、モータ等の回転運動をギア等によって直線運動に変換させる構成であってよいし、本実施例のように、移動場所が２箇所しかない単純な場合には、第一の液滴吐出手段１をｙ方向あるいは−ｙ方向からバネ等の弾性部材を介して押し当てる方法であってもよいし、また、ＰＺＴ等の圧電振動子の長さ方向振動を用いてｙ軸方向へ移動するようにしてもよい。さらに、リニアモータを用いれば、回転モータを用いる場合に比べて構成部品を削減することができ、圧電振動子を用いる場合に比べて、移動量を大きくすることができる。そのため、用途に応じて選択すればよい。
【０１１２】
次に図２３を参照して動作について説明する。
【０１１３】
ボタン等の入力手段から動作開始信号が入力されると、ステップＳ２３−１にて、どの霧化手段を駆動するかを決定する。
【０１１４】
例えば、大きい粒子径を有する液滴を生成する場合には、ＩＤＴ３の霧化手段として３１を選択する。ステップＳ２３−２にて、第一の液滴吐出装置１は、移動手段６によって、複数のＩＤＴ３が形成された方向Ｍに移動し、前記ステップＳ２３−１で選択されたＩＤＴ３１にて霧化される基板２１上に液滴が吐出されるように移動される。ステップＳ２３−３にて、第一の液滴吐出装置１を駆動することによって、ＩＤＴ３１の表面弾性波発生部上にのみ液滴を吐出する。その後、ステップＳ２３−４にて液滴が吐出された部分のＩＤＴ３１を駆動することにより、ＡタイプのＩＤＴ３１によって粒子径が１００μｍ前後の粒子が生成される。
【０１１５】
一方、小さい粒子径を有する液滴を生成する場合には、上記と同様の手順にてＩＤＴ３２を選択し駆動することによって、ＢタイプのＩＤＴ３２によって粒子径が１０μｍ前後の粒子が生成される。
【０１１６】
本実施例では、共振周波数の異なるＩＤＴ３の種類を２とし、その各々の個数を１としたが、これに限ることはなく、ＩＤＴ３の種類及び各同一共振周波数のＩＤＴの数がそれ以上であってもよい。
【０１１７】
（実施例１０）
本実施例では、図２４の霧化装置の構成図に示すように前記実施例７でのＩＤＴ３の種類及び各同一共振周波数のＩＤＴの数を増加させて構成したものについて説明する。なお、前記いずれかの実施例と重複する部分の説明は省略する。
【０１１８】
図２４に示すように第二の液滴吐出装置２において、Ａ及びＢタイプのＩＤＴ３１及び３２が、各２つづつ交互３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ、…に形成されている。第一の液滴吐出装置１は２つ以上のノズル１１５、１１６、１１７、…を有しており、ノズル１１５はＩＤＴ３１ａ及び３２ａのどちらか一方に対して、液滴を供給するようになっており、ノズル１１６はＩＤＴ３１ｂ及び３２ｂのどちらか一方に対して、液滴を供給するようになっており、その他のノズル１１７、…も上記と同様の動きとなる。すなわち、一対のＩＤＴ３１及び３２の１ブロック、例えば３１ａと３２ａの一対、３１ｂと３２ｂの一対、…に対して、第一の液滴吐出装置１のノズルは１つだけ形成されている。これはすべてのＩＤＴに対してノズルを対応させる方法に比べて、ノズルの数を削減することができる。
【０１１９】
なお、動作に関しては図２３に基づいて前記実施例７と同様に動作するものとする。
【０１２０】
（実施例１１）
本実施例では、図２５の霧化装置の構成図に示すように第一の液滴吐出装置１を移動させることにより第二の液滴吐出装置２の該当するＩＤＴ３に液滴を供給するように構成したもので、移動による位置検出手段に光検出手段９を用いた方式について説明する。なお、前記いずれかの実施例と重複する部分の説明は省略する。
【０１２１】
第二の液滴吐出装置２として、ニオブ酸リチウム基板２１の表面及び裏面を研磨したものを用いる。これにより、該基板は光学的に透明となるが、研磨が不十分であると白色となってすりガラス状になる。
【０１２２】
基板２１の下部には光検出手段９としての反射式の光学センサが、基板２１とは一定の距離をおいて配設されている。基板２１の下部には放熱板２２が、熱伝導度のよいシリコーングリース等を介して密着して配設されているが、上記光検出手段９が配設された部分には及ばないようになっている。したがって、光検出手段９からの可視あるいは近赤外の光線は基板２１を透過することができる。
【０１２３】
さらに、第一の液滴吐出装置１の一部には、反射率の異なる部分が形成されており、光検出手段９から出射される光線を反射あるいは吸収するようになっている。すなわち、反射率の高い部材で構成されたマーカー８以外は、反射率の低い部材で形成されている。また、該マーカー８は２つ（８１、８２）形成されており、これらは区別がつくように異なった形状となっている。
【０１２４】
また、光検出手段９から出射した光線が反射部材により反射し光検出手段９の受光部に戻ってきた時、第一の液滴吐出装置１のノズル１１１から吐出される液滴が第二の液滴吐出装置２のＩＤＴ３１により霧化されるように、マーカー８１の位置が決定されており、同様に第一の液滴吐出装置１のノズル１１１から吐出される液滴が第二の液滴吐出装置２のＩＤＴ３２により霧化されるように、マーカー８２の位置が決定されている。
【０１２５】
次に本実施例の動作について、図２５及び図２６を用いて説明する。
【０１２６】
図２６は反射型の光センサを用いた検出回路９０の一例であり、反射がない時の出力電圧ＶｏはＨレベルであり、反射がある時の出力電圧ＶｏはＬレベルとなるように構成されている。
【０１２７】
まず、ＩＤＴ３１を動作させることにより液滴径の大きな粒子を発生させる場合について説明する。第一の液滴吐出装置１は、最初、ＩＤＴ３２より−ｙ方向（矢印ＭのＭ１方向）に待機しており、動作開始と共に、移動手段６は第一の液滴吐出装置１を＋ｙ方向（矢印ＭのＭ２方向）に移動する。マーカー８１の検出により、検出回路９０からの信号がＨレベルからＬレベルになっても移動を停止することなく、さらに移動を続ける。マーカー８１を通過することにより、検出回路からの信号はＬレベルからＨレベルに変化し、マーカー８２の検出により検出信号が再びＨレベルからＬレベルになった時点で移動を停止する。次に、第一の液滴吐出装置１を駆動して液滴を吐出し、第二の液滴吐出装置２のＩＤＴ３１に液滴を供給する。ＩＤＴ３１は液滴の供給が行われた時点で、図示されない駆動回路により駆動され、供給された液滴を霧化する。動作終了後、移動手段６は第一の液滴吐出装置１を−ｙ方向（矢印ＭのＭ１方向）に移動して、一連の動作が終了する。
【０１２８】
次に、ＩＤＴ３２を動作させることにより液滴径の小さな粒子を発生させる場合について説明する。前記の場合と同様に移動手段６は、動作開始と共に、第一の液滴吐出装置１をｙ方向（矢印ＭのＭ２方向）に移動する。マーカー８１の検出により、検出回路９０からの信号がＨレベルからＬレベルになった時点で移動を停止する。次に、第一の液滴吐出装置１を駆動して液滴を吐出し、第二の液滴吐出装置２のＩＤＴ３２に液滴を供給する。ＩＤＴ３２は、液滴の供給が行われた時点で、図示されない駆動回路により駆動され、供給された液滴を霧化する。動作終了後、移動手段６は第一の液滴吐出装置１を−ｙ方向（矢印ＭのＭ１方向）に移動して、一連の動作が終了する。これにより、比較的小さな粒子径の液滴が発生する。
【０１２９】
本実施例では、第一の液滴吐出装置１をｙ方向に移動可能とし、その停止位置を光センサにより制御するようにしたので、停止位置精度が向上すると共に、停止位置の変更が生じた際にも、マーカー位置あるいはセンサ位置の変更あるいは第一の液滴吐出装置１の取り付け位置の変更により簡単に対応することができる。
【０１３０】
上記では、第一の液滴吐出装置１の初期位置をＩＤＴ３２よりも−ｙ方向（矢印ＭのＭ１方向）としたが、これに限ることはなくＩＤＴ３１より＋ｙ方向（矢印ＭのＭ２方向）であってもよい。この場合、移動手段６は、動作開始により−ｙ方向に移動し、マーカー８２あるいは８１を検出することによって、２つの停止位置のどちらか一方で停止する。霧化動作が終了すると、第一の液滴吐出装置１はＩＤＴ３１より＋ｙ方向（矢印ＭのＭ２方向）の初期位置に移動して、一連の動作が終了する。また、第一の液滴吐出装置１の初期位置としては、ＩＤＴ３１とＩＤＴ３２の間に位置するようであってもよい。さらに、第一の液滴吐出装置１の初期位置として、ＩＤＴ３１上あるいはＩＤＴ３２上であってもよい。この場合、第一の液滴吐出装置１の初期位置がＩＤＴ３１上である場合には、ＩＤＴ３１によって霧化動作を行う場合には、第一の液滴吐出手段１を移動する必要がなく、ＩＤＴ３２によって霧化動作を行う場合のみ移動させればよい。
【０１３１】
なお、上記ではマーカー８の個数は２個としたが、ＩＤＴの種類あるいは個数が増加した場合にはそれに限定されるものではない。
【０１３２】
以上、本実施形態の各実施例では、第二の液滴吐出装置２を固定し、第二の液滴吐出装置２を移動させる方法を説明したが、逆の形態である第一の液滴吐出装置１は固定し、第二の液滴吐出装置２を移動させる方法であってもよい。
【０１３３】
以下に前記各実施形態での実施例の構成及び手段を画像記録装置あるいは医療用薬液吸入器に応用した適用実施例について詳細に説明する。
【０１３４】
（適用例１）
本適用例では、画像記録装置に適用した場合の一実施例について説明する。
【０１３５】
図７は画像記録装置１０１の主要部分のみ記載しており、図７（ａ）は画像記録装置１０１内の印字ヘッド５０の上面からの図であり、図７（ｂ）は印字ヘッド５０のＡ−Ａ’面での断面を示した図である。
【０１３６】
印字ヘッド５０は第一の液滴吐出装置１及び第二の液滴吐出装置２を収容しており、該ヘッド５０上部には主走査方向（紙面垂直方向）にインクＩＮＫ吐出のための吐出孔５１が形成されている。本実施例においては、スリット状に吐出孔が形成されているが、これに限ることはなく、円形或いは矩形状の吐出孔を複数有するものであってもよい。また印字ヘッド５０の上部に、ある程度の間隔をおいて記録媒体Ｐが配置され、搬送装置９１によって矢印Ａ方向に搬送される。搬送装置９１は、例えば一対のローラで構成されている。
【０１３７】
第一の液滴吐出装置１としては、圧電素子による振動エネルギーを利用したもの、ヒータによる熱エネルギーを用いたものあるいは電界形成による電気的エネルギーを用いることにより液体粒子としてのインクを吐出させるもののいずれであってもよい。
【０１３８】
第二の液滴吐出装置２は図示されないメモリから送出される印字データに基づいて駆動され、微粒子化されたインクＩＮＫは記録媒体Ｐ上に付着／浸透することにより印字が行われる。インクＩＮＫとしては顔料系、染料系が用途に応じて用いられ、黒色に限ることなく赤、緑、青、イエロー、マゼンタ、シアン等のカラーインクであってもよい。本実施例では、顔料系の黒色インクとする。
【０１３９】
第二の液滴吐出装置２としては、例えば図２１に示した構成のものである。図２１においては、液体貯蔵手段７（液体貯蔵部７２１、７２２）に収容される液体として７５１及び７５２の２種類であったが、本実施例においては同一とし、さらに液体貯蔵部７２１、７２２も分離している必要はない。
【０１４０】
印字ヘッド５０は分類上、シリアルヘッド及びラインヘッドに分類することができる。主走査方向において、記録画素に対応する数だけのインク吐出孔５１を有したものがラインヘッドであり、当ヘッド５０を用いれば図７（ｂ）に示した矢印Ａ方向へ記録紙Ｐを搬送することにより２次元画像を得ることができる。これに対し、主走査方向には少数のインク吐出孔５１を形成し、主走査方向に印字ヘッド５０を走査することにより主走査方向の印字を形成し、かつ図７（ｂ）に示した矢印Ａ方向へ記録紙Ｐを搬送することにより２次元画像を得る方法である。この方法では、印字ヘッドを小型、安価に製造することができるがラインヘッドに比べて主走査方向にも印字ヘッドを搬送する必要がある。
【０１４１】
なお、本実施例ではヘッドの構造上シリアルヘッドタイプを例に説明したが、主走査方向への印字ヘッドの搬送動作は公知の技術を用いればよい。
【０１４２】
重要な点は、記録画素１つに対して、１組のＩＤＴ３が対応していることである。すなわち、単一のＩＤＴ３１及び単一のＩＤＴ３２によって１画素を形成するようになっている。したがって、図２１の場合には２組のＩＤＴが形成されているので、２画素を形成することができる。ｎ画素を同時に形成するためにはｎ組のＩＤＴ３及びそれにインクを供給する第一の液滴吐出装置１のノズルを形成すればよい。なお、第一の液滴吐出装置２は図２０に示すものであってもよいし、それ以外の形態であってもよい。
【０１４３】
次に、本実施例にて面積階調表現を行う場合の動作について、図９を用いて説明する。
【０１４４】
図９は１画素（点線で表示）に対する印字ドットの可能な組み合わせを表示したものである。（ａ）は１画素の印字濃度が最低の場合、（ｄ）は１画素の印字濃度が最大の場合、（ｂ）及び（ｃ）はその中間の状態を示している。すなわち、印字濃度が最低の場合には、ＩＤＴ３１及び３２のいずれも駆動させないので、ドットは形成されない（ａ）。印字濃度が最大の場合には、ＩＤＴ３１及び３２の両方とも駆動することにより、ドット径の異なる２つのドットを形成する（ｄ）。印字濃度が２番目に低い場合には、ＩＤＴ３２のみを駆動することにより小さいドットのみを形成する（ｂ）。印字濃度が２番目に高い場合には、ＩＤＴ３１のみを駆動することにより大きいドットのみを形成する（ｃ）。
【０１４５】
このように本実施例では、４階調表現を行うことができる。同様に隣接画素に対してもそれに対応する１組のＩＤＴ３１及び３２の動作を制御することにより４階調表現が可能となる。
【０１４６】
以上では１画素に対し２つのＩＤＴが対応するように形成したので４階調表現が可能であったが、これに限らず３つ以上であってもよい。これにより１画素に対し形成するインクのドット径をさらに変化させることができるので、階調表現がより豊かになり高品位な画像を得ることができる。
【０１４７】
また、１つの画素に対し、単一のＩＤＴのみを駆動することにより、用途に応じて解像度を変化させつつ、一定解像度での印字を行うことができる。一例として、文字原稿を出力する場合には最も小さな液滴を吐出し、例えばＩＤＴ３２を駆動することにより粒子径φ１０μｍ前後のインクを吐出させる。一方、画像を出力する場合にはより大きな液滴を吐出し、例えばＩＤＴ３１を駆動することにより粒子径φ１００μｍ前後のインクを吐出させるようにする。
【０１４８】
なお、上記説明では単色の場合について説明したが、カラー印字への応用も可能であり、この場合には、上記構成の印字ヘッド５０を複数用意する。すなわち、３色の重ね合せによりカラーを表現する場合には、イエロー、マゼンタ、シアンのインクを用いる。
【０１４９】
また、ＩＤＴを駆動する時間を制御する方法を併用してもよい。駆動時間を長くするにしたがいインク生成量が多くなるので、記録紙上での濃度を大きくすることができる。
【０１５０】
なお、上記実施例で説明した事項がそのままあるいはそれらの組み合わせで適用可能であることは言うまでもない。
【０１５１】
（適用例２）
本適用例では、画像記録装置に適用した場合の別の実施例について説明する。
【０１５２】
図８は、本発明を画像記録装置に応用した場合の別の一実施例を示しており、画像記録装置１０２の主要部分のみ記載している。なお、前記適用例１と重複する部分の説明は省略する。
【０１５３】
第一の液滴吐出装置１及び第二の液滴吐出装置２を収容した画像記録装置１０２内の印字ヘッド５０からはインクＩＮＫが吐出孔子５１から吐出され、そのインクＩＮＫは一旦、転写ドラム９２上に形成される。該転写ドラム９２は矢印Ｃ方向に回転されており、印字ヘッド５０により転写されたインクＩＮＫは、搬送装置９１によって矢印Ｂ方向に搬送されて記録媒体Ｐ上に転写される。すなわち、転写ドラム９２と該転写ドラム９２に一定圧力をもって配設されている加圧ローラ９４とにより形成される転写部において、転写ドラム内部に配設されている加熱体９３による熱によってＩＮＫは記録媒体Ｐ上に転写される。転写ローラ９２は、中空の構造を有しており、Ａｌ等の熱伝導性のよい金属で形成されている。さらに、転写が良好に行われるために、その表面性がＩＮＫに対し高表面張力を有する部材、例えば、フッ素コーティングされたものを用いている。
【０１５４】
本適用例においても前記適用例１と同様に階調表現がより豊かになり高品位な画像を得ることができる。
【０１５５】
（適用例３）
本適用例では、医療用の薬液吸入器に適用した場合の実施例について説明する。
【０１５６】
図６は、本発明を医療用の薬液吸入器に応用した場合の一実施例を示しており、（ａ）は断面を、（ｂ）はその透視斜視図を示している。
【０１５７】
薬液吸入器５２の内部には第一の液滴吐出装置１及び第二の液滴吐出装置２の他、薬液を収容したタンク７が配設されている。第二の液滴吐出装置２としては、図２０で説明したものを用いている。すなわち、ＩＤＴ駆動周波数が同一のものをまとめて配置しており、これにより、吐出孔５１１からは比較的粒径の小さな薬液が吐出し、吐出孔５１２からは比較的粒径の大きな薬液が吐出するようになっている。あるいは、第二の液滴吐出装置２として図２１で説明したものを用いれば、吐出孔を共用できるので、単一の吐出孔でよい。
【０１５８】
次に、本実施例にて薬液の吸入を行う場合の動作について、図２７（ａ）、（ｂ）を用いてその駆動制御方法について説明する。
【０１５９】
入力手段４００は該薬液吸入器５２の駆動開始を指示するための入力部であり、プッシュ式あるいはスライド式、あるいはダイアル式等の駆動スイッチにより構成される。該スイッチが押下されることにより該薬液吸入器５２が駆動され、所定の大きさの液滴が生成される。さらに、薬液吸入器５２は液滴径を可変するために、その液滴径を指定するためのスイッチ４１０が設けられている。例えば、２種類の液滴径を選択できる場合には、比較的大きな液滴を生成する（４１０ｂ）かあるいは比較的小さな液滴を生成する（４１０ｃ）か、あるいは両者共に生成する（４１０ｄ）かを決定する。なお、上記図示していない駆動スイッチと図２７（ｂ）に示すような液滴径選択スイッチ４１０とをダイアル式スイッチにより構成し同一としてもよい。
【０１６０】
以下に各状態での駆動動作について説明する。
【０１６１】
図２７（ｂ）は、液滴径選択スイッチ４１０はＯＦＦ（４１０ａ）が選択されている場合を示している。
【０１６２】
上記スイッチ４１０の“大”（４１０ｂ）を選択した場合には、入力手段４００により“大”（４１０ｂ）が選択されたことがＣＰＵ４０に伝達され、第一の液滴吐出装置１の駆動回路Ａ４１１に対し、それに対応したノズル１１１を駆動するように選択手段Ａ５０１によって該当する駆動手段４１１１を選択する。同様に第二の液滴吐出装置２の駆動回路Ｂ４１２に対し、それに対応したＩＤＴ３１を駆動するように選択手段Ｂ５０２によって該当する駆動手段４１２１を選択する。これにより、ノズル１１１から液滴が吐出され、ＩＤＴ３１によりさらに微粒子化されて比較的大きな液滴が生成される。
【０１６３】
上記スイッチ４１０の“小”（４１０ｃ）を選択した場合には、入力手段４００により“小”（４１０ｃ）が選択されたことがＣＰＵ４０に伝達され、第一の液滴吐出装置１の駆動回路Ａ４１１に対し、それに対応したノズル１１２を駆動するように選択手段Ａ５０１によって該当する駆動手段４１１２を選択する。同様に第二の液滴吐出手段２の駆動回路Ｂ４１２に対し、それに対応したＩＤＴ３２を駆動するように選択手段Ｂ５０２によって該当する駆動手段４１２２を選択する。これにより、ノズル１１２から液滴が吐出され、ＩＤＴ３２によりさらに微粒子化されて比較的小さな液滴が生成される。
【０１６４】
さらに、両者の混合した液滴を生成するには上記スイッチ４１０において“大＋小”スイッチ（４１０ｄ）を選択することにより、ＣＰＵ４０は第一の液滴吐出装置１及び第二の液滴吐出装置２のすべての手段を共に動作させるような制御を行う。
【０１６５】
動作を終了するには、スイッチ４１０を“切”（４１０ａ）位置にすることで第一の液滴吐出装置１及び第二の液滴吐出装置２が動作を停止する。あるいは、タイマー機能を付加しておくことにより、一定時間動作後、自動的に停止させることも可能である。
【０１６６】
以上は２種類の液滴径を生成する場合について説明したが、それ以上であっても同様に適用できる。
【０１６７】
また、入力手段４００により上記スイッチ４１０の“大”（４１０ｂ）を選択した場合、複数あるＩＤＴ３１の内、必要に応じて選択的に駆動するようにしてもよい。例えば、入力手段４００に霧化量設定スイッチ（図示せず）を設けておき、“強”のときにはＩＤＴ３１を全て駆動するようにし、また、“弱”の時には１つのＩＤＴ３１のみを駆動する。これにより、１００μｍ前後の比較的大きな液滴の生成される液滴量を制御することができる。
【０１６８】
同様に、入力手段４００により上記スイッチ４１０の“小”（４１０ｃ）を選択した場合、霧化量設定スイッチ（図示せず）の切り替えにより、１０μｍ前後の比較的小さい液滴の生成量を変化させることができる。
【０１６９】
このように上記方法ではまず霧化手段を選択し、複数の液滴吐出手段の中からその選択された霧化手段に液滴を吐出する吐出部を選択し駆動し、前記霧化手段にて前記吐出部から供給された液滴を微粒子化している。一方、まず複数の液滴吐出手段の中から特定の液滴吐出手段を選択し、複数の霧化手段の中からそれに該当する特定の霧化手段を選択し、その選択された霧化手段に前記液滴吐出手段の吐出部から液滴を供給し駆動することで液滴を微粒子化する方法であってもよい。これらは装置のサイズ、製造コスト、使用目的に応じて選択できるものである。また上記２種類の方法に限定されるものでもない。
【０１７０】
以上のように、鼻及び喉を治療する際に用いられる器具としての薬液霧化器等の用途にあっては、霧化粒子が小さい程、人体に吸入していく距離が大きくなるので、発生液滴径と薬液の種類を最適に組み合わせることができて、治療部位に応じて最適な薬液を供給することができる効果が得られる。
【０１７１】
なお、上記駆動制御の説明は薬液吸入器特有の制御方法ではなく、画像形成装置等他の粒子径可変装置に対しても適用可能であることは言うまでもない。また、液滴としては、薬液、インクを挙げてきたがこれに限定されるものではない。
【０１７２】
以上、ここで挙げた各実施形態に関しては、本発明の主旨を変えない限り前記記載内容に限定されるものではない。
【０１７３】
【発明の効果】
以上のように本発明の粒径可変生成装置及び粒子径可変生成方法では、各請求項において以下の効果が得られた。
【０１７４】
本発明の請求項１においては、第一の液滴吐出手段から吐出される粒子が、異なる共振周波数を有する複数の櫛歯型電極（ＩＤＴ）の中の特定のＩＤＴにより微粒子化されるように、第一の液滴吐出手段の特定のノズルを駆動するので、大きさの異なる液滴粒子を生成することができる。また、インクジェットヘッド等の液滴吐出装置を第一の液滴吐出手段として用い、これから吐出する液滴を第二の液滴吐出手段に供給するようにしたので、微小粒子の作製が安定かつ確実に行うことができる。また、共振周波数の異なるＩＤＴに対して、選択的に液体を供給するようにしたので、異なる液滴径を有する液体の霧化を行うことができる。
【０１７５】
本発明の請求項２においては、複数のＩＤＴの配列が、共振周波数が異なるＩＤＴ毎にまとめているので、霧化発生部の長さをＩＤＴの種類に関係なく同一とすることができる。したがって、装置としての液滴発生部の大きさ、位置が同じであるので、同一の吐出口とすることができる。
【０１７６】
本発明の請求項３においては、複数のＩＤＴの配列が、共振周波数が同じＩＤＴ毎にまとめているので、ＩＤＴ毎に装置の吐出口を分離することができる。さらに、発生液滴径が小さい程、吐出口の大きさを小さくすることができるので、集中して霧化粒子を出力することができる。
【０１７７】
本発明の請求項４においては、１つのＩＤＴに対して、複数のノズルから液滴を供給するようにしたので、仮に、目詰まり等によって吐出不能のノズルが生じた場合にも、他のノズルから液滴を供給することができて、装置として動作を行うことができる。また、対応するＩＤＴの種類に応じて、吐出するノズルの数を変えることにより、液滴供給量を変えることができるので、ノズル径が異なる複数のノズルを形成しておく場合に比べて、簡単に、液滴量を変化させることができる。
【０１７８】
本発明の請求項５においては、ＩＤＴの間隔が、第一の液滴吐出手段に形成されたノズルの間隔と同じになるように形成しているので、同一種類の複数のＩＤＴにおいて、ノズルの数を同一にすることができる。
【０１７９】
本発明の請求項６においては、上記効果に加え、液滴吐出量の異なる複数種類のノズルを有しているので、ＩＤＴの種類に応じて、最適量の液滴を供給することができる。さらに、液滴量の管理が安定かつ正確、簡単に行うことができて、液体の霧化が安定かつ確実に行うことができる。
【０１８０】
本発明の請求項７においては、上記効果に加え、第一の液滴吐出手段は液滴吐出量の異なる複数のヘッド部からなり、各ヘッドに液体を供給するための液体貯蔵手段を有しているので、同一ヘッドに複数の吐出径の異なるノズルを作製する場合に比べて、ヘッドの製造が簡単になる。また、ヘッドそれぞれに、液体貯蔵部を設けて、ヘッド毎に液体を供給するようにしたので、仮に、一方のヘッドの液体がなくなっても他のヘッドを使用することができ、装置として動作を継続することができるという利点を有している。さらに、液滴量の管理が安定かつ正確、簡単に行うことができて、液体の霧化が安定かつ確実に行うことができる。
【０１８１】
本発明の請求項８においては、上記効果に加え、複数の第一の液滴吐出手段に対し、異なる液体を供給するようにしているので、液体毎に異なる大きさの粒子径を有する液体の霧化を行うことができる。
【０１８２】
本発明の請求項９においては、液体の霧化を段階的に行うようにしているので、小粒径の液滴を安定かつ確実に行うことができる。また、共振周波数の異なるＩＤＴに対して、選択的に液体を供給するようにしたので、異なる液滴径を有する液体の霧化を同時にあるいは個別に行うことができる。つまり、第１のステップは、複数の霧化手段は少なくとも共振周波数が異なる複数の霧化手段から構成されているので、その中から特定の霧化手段を選択することによって異なる液滴径を有する液体の霧化を行うことができる。また、第２のステップは、複数の吐出部の中から、上記第１のステップで選択された霧化手段に吐出する吐出部のみを選択して駆動するので、霧化手段により霧化されない液滴の供給を防止することができる。
【０１８３】
本発明の請求項１０においては、第１のステップは、特定の共振周波数の霧化手段を選択するように制御しているので、駆動する霧化手段に応じて生成する粒子径を可変とすることができる。
【０１８４】
本発明の請求項１１においては、第１のステップは特に、駆動するＩＤＴの個数を制御するようにしたので、液滴発生量を多段階に制御することができる。この方法は、駆動時間を制御することにより全液滴発生量をコントロールする方法に比べ、液滴発生量を多くすることができることの他、最小液滴量発生時と最大液滴発生時で発生時間の差がなく、また、制御を正確に行うことができるという特長を有している。また、当方法を画像形成方法に応用した場合には、駆動する霧化手段の数を制御することにより階調表現を行うことが可能となる。
【０１８５】
本発明の請求項１２においては、第２のステップは特に、複数の霧化手段の種類に応じて、供給する液滴量を変化するようにしたので、液滴の供給不足あるいは供給過剰となることがなく、最適な霧化を行うことができる。これによって、液体の用量に応じて多種多様な分野への適用が実現できる。
【０１８６】
本発明の請求項１３においては、第２のステップは特に、複数の霧化手段の種類に応じて、供給する液滴の種類を変化するようにしたので、各液体毎に最適な大きさの粒子を作製することができる。これによって、液体の種類に応じて多種多様な分野への適用が実現できる。
【０１８７】
本発明の請求項１４においては、第７のステップは特に、液滴供給手段は、液滴を吐出するノズルの数を制御するようにしたので、液滴供給手段及び霧化手段を移動する必要がなく、構成が簡単である。また、霧化手段で霧化されない場所への液滴の吐出をなくすことができる。それ以外は上記請求項９と同様の効果が得られる。
【０１８８】
以上、本発明においては微小かつ均一な液体の液滴を作製すると共に、その粒子径を可変とし、かつ上記異なる粒子径のものを同時に生成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液滴径可変装置の吐出原理を説明するための図である。
【図２】本発明による液滴径可変装置の一実施例を示した図である。
【図３】本発明による第一の液滴吐出手段の一実施例を示した図である。
【図４】本発明によるＩＤＴのデザインを説明するための図である。
【図５】本発明による液滴径可変装置の駆動シーケンスを図示したフローチャートである。
【図６】本発明による液滴径可変装置を医療分野に適用した場合の一実施例例を示した図である。
【図７】本発明による液滴径可変装置を画像記録装置に適用した場合の一実施例を示した図である。
【図８】本発明による液滴径可変装置を画像記録装置に適用した場合の別の実施例を示した図である。
【図９】面積階調表現を説明するための図である。
【図１０】本発明による液滴径可変装置のＩＤＴの駆動手段を示した図である。
【図１１】本発明による液滴径可変装置のＩＤＴの別の駆動手段を示した図である。
【図１２】本発明による液滴径可変装置の別の実施例を示した図である。
【図１３】本発明による液滴径可変装置の別の実施例を示した図である。
【図１４】本発明による液滴径可変装置の別の実施例を示した図である。
【図１５】本発明による液滴径可変装置の別の実施例を示した図である。
【図１６】本発明による複数のＩＤＴの配置方法を示すための図である。
【図１７】本発明による液滴径可変装置の別の実施例を示した図である。
【図１８】本発明による液滴径可変装置の別の実施例を示した図である。
【図１９】本発明による液滴径可変装置の別の実施例を示した図である。
【図２０】本発明による液滴径可変装置の別の実施例を示した図である。
【図２１】本発明による液滴径可変装置の別の実施例を示した図である。
【図２２】本発明による液滴径可変装置の別の実施例を示した図である。
【図２３】本発明による液滴径可変装置の別の駆動シーケンスを図示したフローチャートである。
【図２４】本発明による液滴径可変装置の別の実施例を示した図である。
【図２５】本発明による液滴径可変装置の別の実施例を示した図である。
【図２６】本発明による液滴径可変装置の光検出手段の実施例を示した図である。
【図２７】本発明による液滴径可変装置の制御回路を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１ 第一の液滴吐出装置
１１０、１１１、１１２、１１３ ノズル
２ 第二の液滴吐出装置
２１ 基板
２２ 放熱板
３、３１、３２、３３ ＩＤＴ
４、４１、４２、４１１、４１２ ＩＤＴ駆動手段
４０ ＣＰＵ
５、５０１、５０２ 選択手段
６ 移動手段
７ 液体貯蔵手段
７２１、７２２ 液体貯蔵部
７５１、７５２ 液体
８、８１、８２ マーカー
９ 光検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention can atomize liquids such as water, chemicals, and colored inks (fine particles), change the size of the atomized particles, and generate particles with different particle sizes at the same time. The present invention relates to an apparatus and a variable particle diameter generation method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, many methods for producing fine particles having a size of several μm have been proposed and disclosed in the medical field or the image recording field.
[0003]
For example, in the medical field, when used in a medical inhaler or the like, the distance to reach the body differs depending on the size of the atomized particle diameter. That is, the smaller the particle diameter, the deeper the body can be reached. Therefore, by making the particle diameter variable instead of the same diameter, it is possible to effectively treat any affected area in the body. Thus, making the particle diameter variable is highly desired in the treatment of the nasal cavity and the oral cavity.
[0004]
On the other hand, in the field of image recording, in recent years, a demand for high-definition printing of characters and images has been particularly increased. In the method of expressing halftones by changing the print area, which is one of the methods, it is essential to change the size of the ink droplets. In this field, the recording density can be made variable by changing the particle diameter. In other words, printing that requires a resolution of characters and the like can be performed at a relatively high resolution, while printing that does not require a resolution compared to characters such as an image can be performed at a relatively low resolution. . In addition, for the purpose of performing high-definition printing, a printing method of performing printing at high resolution and printing at low resolution is possible for the purpose of shortening the printing time.
[0005]
As a method of discharging the liquid droplets discharged from the liquid droplet discharging means as in the present invention by further reducing the vibration energy by the surface acoustic wave generated by a comb-like electrode (Interdigital Transducer: hereinafter referred to as IDT). The technology is disclosed.
[0006]
In the literature “The Acoustical Society of Japan Spring Lecture Collection 3-P-7, 1989/3” and “The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Technical Research Report No. 20, 1995”, LiNbO _Three When an AC voltage is applied to a comb-like electrode (IDT) formed of Al or the like on the surface of the piezoelectric element, a surface acoustic wave is generated on the surface of the piezoelectric element, and a liquid such as water existing on the surface. By applying flight energy to the droplet, fine particles having a size of about several tens to several hundreds of μm are produced from the droplet.
[0007]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-189145, an ink jet printer that causes ink to fly using vibration energy described in the above document, the ink flying method generates a surface acoustic wave in a propagating body to which ink is supplied. The ink is caused to fly by the ink. In particular, the ink is caused to fly at the edge portion of the propagation body.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the prior art described above has the following problems.
[0009]
In the method according to “The Acoustical Society of Japan Spring Lecture Collection 3-P-7, 1989/3”, the structure and production of the apparatus are simple, and the production of fine particles having a diameter of several to several tens of μm is possible. The particle diameter cannot be changed with the same element. In addition, there is a problem that the atomization state and the atomized particle diameter vary greatly depending on the amount of liquid on the surface of the piezoelectric element, how to wet, the physical property value of the liquid, and the like.
[0010]
In Japanese Patent Laid-Open No. 4-189145, ink is caused to fly by generating surface acoustic waves in a propagating body to which ink is supplied. However, ink generated because ink is caused to fly at the edge portion of the propagating body. Have a large distribution of 2.5 to 60 μm, and particles of uniform size cannot be stably produced. In addition, since the ink supply uses the interfacial tension at the edge portion of the propagating body, the supply amount changes depending on the physical properties of the ink, that is, the surface tension, the viscosity, and the physical quantities change depending on the environmental temperature. Accordingly, there is a problem that the supply amount of ink changes accordingly. Furthermore, it is not disclosed to form minute inks having different dot diameters for one recording pixel.
[0011]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to produce minute and uniform liquid droplets, to change the droplet diameter, and to differ from the above. An object of the present invention is to provide a variable particle size generation device and a variable particle size generation method that simultaneously generate particles having a particle size.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a variable particle diameter generating apparatus comprising: a first liquid droplet discharge unit having a plurality of discharge units; and a liquid droplet discharged from the first liquid droplet discharge unit by surface acoustic waves. And a second droplet discharge means for discharging by further miniaturizing with vibration energy, the second droplet discharge means being in a direction perpendicular to the traveling direction of the surface acoustic wave on the surface acoustic wave generation substrate. , A variable particle diameter generation device in which a plurality of comb-teeth electrodes (IDT) having different resonance frequencies are formed, and the droplets ejected from the first droplet ejection means are caused by the specific IDT. A specific ejection unit of the first droplet ejection unit is driven so as to be fine particles.
[0013]
The variable particle diameter generation device according to claim 2 of the present invention is the variable particle diameter generation device according to claim 1, wherein the second droplet discharge means sets the number of resonance frequencies of different types of IDTs to n (however, , N ≧ 2), and when the resonance frequency is f1, f2,... Fn (where n = 1, 2,...), (F1, f2,... Fn) is one block and the surface acoustic wave traveling direction is N blocks (where N ≧ 1) are formed in a direction perpendicular to the axis.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the variable particle diameter generating apparatus according to the first aspect, wherein the second droplet discharge means sets the number of resonance frequencies of different types of IDTs to n (however, N ≧ 2), the resonance frequencies are f1, f2,... Fn (where n = 1, 2,...), And the number of each is N (where N ≧ 1). N IDTs having a frequency are defined as one block, and n blocks are configured in a direction perpendicular to the surface acoustic wave traveling direction.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the variable particle size generation device according to any one of the second to third aspects, wherein the second droplet discharge means has a first IDT interval in each block. It is an integral multiple of the discharge port interval of the droplet discharge means.
[0016]
The variable particle size generation device according to a fifth aspect of the present invention is the variable particle size generation device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the first droplet discharge means is the second droplet discharge means. It is characterized in that droplets are ejected from a plurality of ejection units to one IDT.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the variable particle diameter generation device according to any one of the first to third aspects, wherein the first droplet discharge means includes a plurality of discharges having different droplet discharge amounts. It has the part, It is characterized by the above-mentioned.
[0018]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the variable particle diameter generation device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the first droplet discharge means includes a plurality of heads having different droplet discharge amounts. Each head portion has a liquid storage means for supplying a liquid individually.
[0019]
The variable particle diameter generating apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the variable particle diameter generating apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the first droplet discharge means is a plurality of first droplet discharge means. Each of the first droplet discharge means has a plurality of liquid storage means for individually supplying different liquids.
[0020]
The variable particle diameter generation method according to claim 9 of the present invention is the first liquid having a plurality of discharge portions in the variable particle diameter generation method in which droplets are atomized (atomized) by vibration energy generated by surface acoustic waves. In order to atomize the droplets ejected from the droplet ejection means and the first droplet ejection means, different resonance frequencies are set in the direction perpendicular to the traveling direction of the surface acoustic waves on the surface acoustic wave generation substrate. A first atomizing means comprising a second droplet discharge means formed with a plurality of comb-shaped electrodes (IDT), and a specific atomizing means is selected from the plurality of atomizing means. A second step for supplying liquid to the atomizing means in the form of particles, and the liquid particles supplied by the second step are further added by the atomizing means selected by the first step. The third step to make fine particles Thus, the second step selects and drives only a discharge unit that discharges to the atomizing unit selected in the first step from the plurality of discharge units of the first droplet discharge unit. It is characterized in that fine particle generation is performed by including these steps.
[0021]
The variable particle size generation method according to a tenth aspect of the present invention is the variable particle size generation method according to the ninth aspect, wherein the first step further selects an atomization means having a specific resonance frequency from the atomization means. And driving.
[0022]
The variable particle size generation method according to an eleventh aspect of the present invention is the variable particle size generation method according to the ninth aspect, wherein the first step is further specified from a plurality of atomizing means having the same resonance frequency. Atomizing means is selected and driven.
[0023]
The variable particle size generation method according to a twelfth aspect of the present invention is the variable particle size generation method according to any one of the ninth to eleventh aspects, wherein the second step changes the droplet supply amount according to the atomizing means. Including a fifth step.
[0024]
The variable particle size generation method according to a thirteenth aspect of the present invention is the variable particle size generation method according to any one of the ninth to eleventh aspects, wherein the second step changes the type of droplets according to the atomizing means. Including a sixth step.
[0025]
The variable particle diameter generation method according to claim 14 of the present invention is the first liquid having a plurality of ejection portions in the variable particle diameter generation method in which droplets are atomized (atomized) by vibration energy generated by surface acoustic waves. In order to atomize the droplets ejected from the droplet ejection means and the first droplet ejection means, different resonance frequencies are set in the direction perpendicular to the traveling direction of the surface acoustic waves on the surface acoustic wave generation substrate. A plurality of comb-shaped electrodes (IDT) having an atomizing means including a second droplet discharge means, and a specific discharge from a plurality of discharge portions of the first droplet discharge means A seventh step of selecting a part, an eighth step of selecting a specific atomizing means from the plurality of atomizing means, and a liquid droplet in the atomizing means selected by the eighth step. A ninth step for supplying in a state; The liquid particles supplied by step, and carrying out fine particles produced from the first 10 steps of further atomized by the eighth atomizing means selected by the steps of.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, referring to FIG. 1, a basic principle in the present invention, that is, a surface acoustic wave generating element formed from a comb-shaped electrode (Inter Digital Transducer: hereinafter referred to as IDT) using surface acoustic wave (hereinafter referred to as SAW) energy is used. The basic operation for making droplets into fine particles (atomization) will be described.
[0027]
A droplet D1 is discharged from the first droplet discharge device 1 and supplied onto the surface acoustic wave generation / propagation substrate 21 surface of the second droplet discharge device 2. A droplet on the surface of the surface acoustic wave generation / propagation substrate 21 is denoted by D2. The second droplet discharge device 2 includes a surface acoustic wave generating / propagating substrate 21 and a heat radiating plate 22, and an IDT 3 for generating surface acoustic waves is formed on the surface acoustic wave generating / propagating substrate 21. ing. The droplet D2 on the surface of the surface acoustic wave generation / propagation substrate 21 is driven by the driving means 4 of the IDT 3, and the supplied droplet D2 is atomized on the surface of the surface acoustic wave generation / propagation substrate 21 (D3).
[0028]
As described above, the method of the present invention is a method in which the droplet D1 is generated by the first droplet discharge device 1, and the droplet D1 is further atomized by the second droplet discharge device 2. For example, as compared with a method of supplying using interfacial tension, it can be stably supplied without being affected by the environmental temperature, the physical property value of the liquid, and the like. Furthermore, since microparticles are generated in stages, smaller droplets can be generated.
[0029]
Therefore, if multiple IDTs with different resonance frequencies are combined in order to generate different surface acoustic waves, the same and uniform microparticles can be produced, and further, microparticles with different particle diameters can be produced. can do.
[0030]
Hereinafter, embodiments and examples of the variable particle size generation apparatus and variable particle size generation method of the present invention will be described with reference to the drawings and tables.
[0031]
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described based on each example in the case of a plurality of types having different resonance frequencies for generating surface acoustic waves.
[0032]
Example 1
In the present embodiment, two different types of IDTs 3 of the second droplet discharge device 2 will be described as shown in the configuration diagram of the atomization device in FIG.
[0033]
The first droplet discharge device 1 is an ink jet head using a piezoelectric element, and has a large number of nozzles 110, 111, 112 in the y direction of the drawing. The interval Wn between these nozzles is 500 μm, and is arranged so that a certain amount of liquid drops on the surface acoustic wave generation / propagation substrate 21 of the second droplet discharge device 2.
[0034]
The structure of the first droplet discharge device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a cross-sectional view of the first droplet discharge device 1. The first droplet discharge device 1 has an outer wall 15 made of stainless steel and is formed from an orifice 18, an ink pressure chamber 17, and a piezoelectric element 16. Has been. The piezoelectric element 16 is a bimorph type having a diameter of 3 mm and a thickness of 0.2 mm, and a high voltage of 100 to 150 V is applied by a driving source (not shown) as necessary. As a result, when the piezoelectric element 16 is excited, the ink in the ink pressure chamber 17 receives pressure, and the ink is ejected from the orifice 18 having a diameter of 50 μm.
[0035]
The second droplet discharge device 2 is an ultrasonic atomizer composed of a surface acoustic wave generating element using surface acoustic wave (SAW) energy, and a substrate 21 that generates / propagates surface acoustic waves. And the heat radiating plate 22. More specifically, a comb-shaped electrode (Inter Digital Transducer: hereinafter referred to as IDT) 3 is formed on a 128 ° rotated Y-plate X propagation lithium niobate substrate 21. IDT3 is a power-resistant thin film with low electrical resistance and good adhesion to the propagating body. Here, a 3000% (Angstrom) 95% Al-5% Ti alloy is used by sputtering to form a thin film on the entire surface of the substrate. The IDT 3 was formed by photolithography and acid wet etching. There are two types of IDTs 3 used for measurement, and typical dimensions are as shown in Table 1.
[0036]
[Table 1]

[0037]
The A type has an outer shape of 20 × 50 × 0.5 mm. With reference to FIG. 4, the line width Le = 100 μm, the electrode pitch P = 400 μm, the crossing width We = 12 mm, the electrode length Lp = 10 mm, the number of electrode pairs 20 IDT is provided. By driving the IDT 31 with a voltage of 10 MHz, a surface acoustic wave having a wavelength of about 400 μm is excited.
[0038]
Here, the propagation wavelength λ of the surface acoustic wave is expressed as follows, assuming that the phase velocity (propagation velocity) is vf and the IDT resonance frequency is fr.
λ = fr / vf
It is represented by
[0039]
On the other hand, the B type has an outer shape of 5 × 9 × 0.5 mm, and referring to FIG. 4, the line width Le = 20 μm, the electrode pitch P = 80 μm, the crossing width We = 2.4 mm, and the electrode length Lp = 2. An IDT of .5 mm and 20 electrode pairs is provided. By driving the IDT 32 with an AC voltage of 50 MHz, a surface acoustic wave having a wavelength of about 80 μm is excited.
[0040]
In FIG. 2, the A type IDT 31 and the B type IDT 32 are formed on the same lithium niobate substrate 21 in the y direction.
[0041]
On the other hand, the heat radiating plate 22 is disposed in close contact with the lower portion of the substrate 21 via silicone grease or the like having good thermal conductivity.
[0042]
Next, the basic operation will be described with reference to FIG.
[0043]
In step S5-1, an IDT corresponding to the droplet diameter to be generated is selected. For example, in order to generate fine particles having a large diameter, the A type IDT 31 is selected. In step S5-2, the first droplet discharge device 1 is selected and driven so that the droplets are discharged only onto the surface acoustic wave generator 21 of the A type IDT 31. That is, by driving only 111 of the plurality of nozzles 110, 111, 112 of the first droplet discharge device 1, the discharge is performed on the surface acoustic wave propagation surface 21 on which the IDT 31 is formed. In FIG. 2, the trajectory of the droplet from the nozzle that can eject the droplet is indicated by a solid line, and in the above case, only the arrow I111 is the trajectory of the droplet from the nozzle. In step S5-3, only the IDT 31 of the portion where the droplet is discharged is driven out of the IDT 3 formed on the second droplet discharge device 2. Thereby, particles having a particle diameter of around 100 μm are generated by the A type IDT 31.
[0044]
On the other hand, in order to generate microparticles with a small diameter, the B type IDT 32 is selected in step S5-1. In step S5-2, the first droplet discharge device 1 is selected and driven so that droplets are discharged only onto the surface acoustic wave generator 21 of the B type IDT 32. That is, by driving only 112 of the plurality of nozzles 110, 111, 112 of the first droplet discharge device 1, droplets are discharged onto the surface acoustic wave propagation surface 21 on which the IDT 32 is formed. In step S5-3, only the IDT 32 of the portion where the droplet is discharged is driven out of the IDT 3 formed on the second droplet discharge device 2. Thereby, particles having a particle diameter of around 10 μm are generated by the B type IDT 32.
[0045]
In the above measurement, among the plurality of nozzles, nozzles positioned so as to be discharged between the A-type IDT 31 and the B-type IDT 32 and outside thereof, for example, the nozzle 110 is atomized by any of the IDTs 31 and 32. (Nozzle indicated by the droplet trajectory I110 by the dotted arrow in FIG. 1), it is not driven in any operation.
[0046]
As described above, by selecting either A-type IDT 31 or B-type IDT 32, ejecting droplets on the surface acoustic wave generator, and selectively driving the IDT, the particle diameters are different. Droplets can be made arbitrarily.
[0047]
In the above description, a case where a droplet having a single particle diameter is generated by driving only one of the A type IDT 31 and the B type IDT 32 is described. It is also possible to produce droplet particles whose distribution is bilateral.
[0048]
For example, when applied to the medical inhaler shown in FIG. 6, in addition to the first liquid droplet ejection device 1 and the second liquid droplet ejection device 2, the chemical liquid inhaler 52 contains a tank that stores the chemical liquid. 7, a chemical liquid having a relatively small particle diameter is discharged from the discharge hole 511, and a chemical liquid having a relatively large particle diameter is discharged from the discharge hole 512. In this way, by simultaneously generating and ejecting drug solution particles having different particle diameters, the distance reached depends on the particle diameter, so that a plurality of affected areas can be treated simultaneously.
[0049]
When applied to the image recording apparatus 101 shown in FIG. 7, the first liquid droplet ejection apparatus 1 and the second liquid droplet ejection apparatus 2 are accommodated in the print head 50 in the image recording apparatus 101. An ejection hole 51 for ejecting ink INK is formed in the upper part of the head 50 in the main scanning direction (direction perpendicular to the paper surface). Based on the print data, the first droplet ejection device 1 and the second droplet ejection device 2 are driven, and the ink INK is ejected from the ejection holes 51 with a target particle diameter, and is composed of a pair of rollers. A printing image is formed on the recording paper P by conveying the recording paper P in the direction of arrow A by the conveying device 91. As a result, dots having different droplet diameters (FIG. 9 (d)) can be formed for one recording pixel as shown in FIG. Recording can be performed.
[0050]
When applied to the image recording apparatus 102 shown in FIG. 8, the ink INK is supplied from the print head 50 in the image recording apparatus 102 that houses the first droplet discharge apparatus 1 and the second droplet discharge apparatus 2. Are ejected from the ejection holes 51, and the ink INK is once formed on the transfer drum 92. The transfer drum 92 is rotated in the direction of arrow C, and the ink INK transferred by the print head 50 is transported in the direction of arrow B by a transport device 91 composed of a pair of rollers, and has a heating body 93 inside. The recording material P is transferred onto the recording medium P at a transfer portion formed by the pressure roller 94 disposed on the transfer drum 92 with a constant pressure. As a result, a high-quality image with rich gradation expression can be obtained as in the case of FIG.
[0051]
The details of application to the medical inhaler and the image recording apparatus will be described later. Further, the application to the medical inhaler and the image recording apparatus is not limited to the present embodiment, and the present invention can be applied to other embodiments of the first embodiment as well as the following embodiments. It is.
[0052]
Here, the first droplet discharge device 1 uses a piezoelectric element, but is not limited to this, and may be of a type that discharges droplets by thermal energy, and an electric field is applied in the droplet discharge direction. It may be of a type in which droplets are ejected by electrostatic energy when formed. Since the manufacturing process can be simplified if it is a type that ejects droplets by thermal energy, the manufacturing cost can be reduced. In addition, if it is a type that discharges droplets by electrostatic energy, an effective electric field can be formed at a low voltage by using a needle-like electrode such as STM (Scanning Tunneling Scope), and a semiconductor process. Therefore, it is advantageous when the number of electrodes is reduced and the size is reduced.
[0053]
Furthermore, as the IDT 3 of the second droplet discharge device 2, two types of cases have been described in the present embodiment, but the number may be more than that, which will be described later in the second embodiment.
[0054]
Next, the driving method of each IDT 3 will be described with reference to FIGS.
[0055]
FIG. 10 shows a case where the driving means 4 for driving the IDT is connected to the IDT 3 in a one-to-one correspondence. A driving means 41 that outputs a high voltage of 10 MHz is connected to the IDT 31 having a resonance frequency f1 = 10 MHz, and a driving means 42 that outputs a high voltage of 50 MHz is connected to the IDT 32 having a resonance frequency f2 = 50 MHz. Has been. One of the IDTs 31 and 32 is driven by driving one of the driving means 41 and 42 in accordance with a command from the CPU (central processing unit) 40. Alternatively, both the IDTs 31 and 32 are driven by driving both the driving means 41 and 42.
[0056]
On the other hand, in FIG. 11, the high voltage side electrode of IDT 31 and the high voltage side electrode of IDT 32 are connected to the selector 45, and the drive means 4 having a variable frequency is connected to the other terminal of the selector 45. ing. In accordance with an instruction from the CPU 40, the selection of whether the driving unit 4 and the IDT 31 are connected or the driving unit 4 and the IDT 32 are connected via the selector 45 is performed. Even in the case of this structure, it is possible to make a circuit configuration that can drive both, and even if both cannot be driven at the same time, it is possible to be driven simultaneously by the short-time switching control by the CPU 40.
[0057]
The method shown in FIG. 10 requires as many driving means as the number of IDTs. However, since the driving means and the IDT are directly connected, the waveform deterioration and noise caused by passing through the selector are eliminated. There is no occurrence. On the other hand, the method shown in FIG. 11 is complicated on the circuit in that the frequency of the oscillating unit is variable. However, since the circuit unit for amplifying to a high voltage can be made common, the circuit scale when viewed as a whole is much larger. To be easy.
[0058]
In the above description, each of IDTs 31 and 32 is for one, but in the case of two or more, it is conceivable that IDTs having the same resonance frequency are connected in common and all are driven simultaneously. In such a case, the method shown in FIG. 11 is not different from the above description in that it can be handled by a single driving means. However, even if IDTs are manufactured so as to have the same resonance frequency, they are not necessarily the same due to variations in elements, influence of wiring, and the like. In such a case, according to the method shown in FIG. 10, since the drive frequency can be set for each IDT, it is possible to drive at a frequency that matches the resonance frequency of the IDT. As described above, the driving method has advantages and disadvantages. Therefore, the driving method may be properly used according to the application, and is not limited to the above method and configuration.
[0059]
As described above, by forming a plurality of different IDTs, micro droplets having different particle diameters can be generated. Moreover, since the apparatus can be configured while using the conventional droplet discharge apparatus 1, it can be manufactured at low cost.
[0060]
(Example 2)
In this embodiment, as shown in the block diagram of the atomizing device in FIG. 12, three different types of IDTs 3 of the second droplet discharge device 2 will be described. In addition, the description of the part which overlaps with the said Example is abbreviate | omitted.
[0061]
As shown in FIG. 12, by adding IDT 33 having a smaller resonance frequency, fine particles having a total of three types of droplet diameters can be produced.
[0062]
As the resonance frequency of IDT3 increases, the size of IDT decreases. Therefore, if droplets are supplied from three nozzles to IDT33 in the same manner as IDT31, the amount of droplets supplied is the amount of atomization by IDT33. Therefore, it becomes impossible to produce particles having a desired size. Furthermore, when the supply amount is extremely exceeded, atomization itself is impossible. In order to prevent this, in this embodiment, the amount of droplets supplied from the first droplet discharge device 1 is changed for each IDT having a different resonance frequency.
[0063]
Note that the method of changing the droplet amount supplied from the first droplet discharge device 1 for each IDT having a different resonance frequency is applied to all examples of the first embodiment. Shall be.
[0064]
In this embodiment, the number of nozzles of the first droplet discharge device 1 is changed as a method for controlling the droplet amount. That is, for the IDT 31 having the largest droplet diameter and capable of producing a large amount of particles, droplets (I111) are supplied from the three nozzles 111 so that a large number of droplets can be supplied. ing. On the other hand, for the IDT 33 having the smallest droplet diameter and capable of producing a small amount of particles, a smaller number of droplets can be supplied by supplying the droplet (I113) from one nozzle 113. I am doing so. Further, for the IDT 32 capable of producing an intermediate droplet diameter, droplets (I112) are supplied from the two nozzles 112 so that an intermediate amount of droplets can be supplied.
[0065]
In the present embodiment, the IDT having a resonance frequency smaller than the resonance frequency of the IDTs 31 and 32 has been described as the third IDT 33. However, the present invention is not limited to this, and a value larger than the resonance frequency of the IDTs 31 and 32 is described. IDT having a resonance frequency of IDT 31 or 32 may be used, and an IDT having a resonance frequency intermediate between the resonance frequencies of IDTs 31 and 32 may be used.
[0066]
As described above, since the amount of droplets to be supplied is varied depending on the type of IDT, the droplets do not become excessively supplied or insufficiently supplied.
[0067]
[Second Embodiment]
The second embodiment of the present invention will be described based on each example in the case of having a plurality of different types of resonant frequencies for generating surface acoustic waves.
[0068]
(Example 3)
In this embodiment, as shown in the block diagram of the atomizing device in FIG. 13, the IDT 3 of the second droplet discharge device 2 has a plurality of different types, each having a plurality of IDTs 31, 32,. A case where they are alternately arranged will be described. In addition, description of the part which overlaps with the said any Example is abbreviate | omitted.
[0069]
As shown in FIG. 13, a plurality of A type IDTs 31 and B type IDTs 32 are alternately formed in the y direction on the lithium niobate substrate 21 of the second liquid droplet ejection apparatus 2.
[0070]
The operation will be described with reference to FIG.
[0071]
When an operation start signal is input from an input means such as a button, it is determined in step S5-1 and step S5-2 which atomization means and droplet supply means are to be driven.
[0072]
For example, when generating a droplet having a large particle diameter, the nozzle 111 (111a, 111b,...) Is selected as the droplet supply unit of the first droplet discharge device 1, and 31 as the atomizing unit of IDT3. (31a, 31b,...) Is selected. As in the previous embodiment, the surface acoustic wave generation of IDT 31 (31a, 31b,...) Is generated by driving only 111 (111a, 111b,...) Of the plurality of nozzles of the first droplet discharge device 1. Droplets (I111a, I111b,...) Are discharged only on the part. Thereafter, by driving a plurality of IDTs 31 (31a, 31b,...) In the portion where the liquid droplets are ejected, particles having a particle diameter of around 100 μm are generated by the A type IDT 31.
[0073]
On the other hand, when generating a droplet having a small particle diameter, the nozzle 112 (112a, 112b,...) Is selected as the droplet supply unit of the first droplet discharge device 1, and 32 as the atomizing unit of the IDT 3. (32a, 32b,...) Is selected. As in the previous embodiment, the surface acoustic wave generation of IDT 32 (32a, 32b,...) Is generated by driving only 112 (112a, 112b,...) Of the plurality of nozzles of the first droplet discharge device 1. Droplets (I112a, I112b,...) Are discharged only on the part. Thereafter, by driving a plurality of IDTs 32 (32a, 32b,...) In the portion where the droplets are ejected, particles having a particle diameter of about 10 μm are generated by the B type IDT 32.
[0074]
Further, the IDT in FIG. 14 is obtained by changing the IDT type in FIG. 13 from two to three. This is a configuration in which IDTs 33 (33a,...) Having a smaller resonance frequency are added. When generating droplets, the nozzle 113 (113a,...) Is selected as the droplet supply means of the first droplet discharge device 1, and 33 (33a,...) Is selected as the atomizing means of the IDT 3. Similarly to FIG. 13, by driving only 113 (113a,...) Of the plurality of nozzles of the first droplet discharge device 1, only on the surface acoustic wave generator of the IDT 33 (33a,...). A droplet (I113a,...) Is discharged. Thereafter, by driving the plurality of IDTs 33 (33a,...) In the portion where the droplets are discharged, particles having a target diameter are generated by the C-type IDT 33. However, the IDT 33 (33a,...) Has the contents described in Example 2 of the first embodiment.
[0075]
As a matter of course, more droplets can be atomized as compared with the example of the first embodiment, and IDT 31 (31a, 31b,...) Or 32 (32a, 32b,...). ) Furthermore, it has the feature that the amount of atomization can be changed by controlling the number to be driven in 33 (33a,...). That is, in the example of the first embodiment, when the atomization amount is to be changed, it is conceivable to control the drive voltage of the IDT 31. However, in this method, the change in the atomization amount with respect to the drive voltage is small. As a result, the amount of atomization did not change greatly and was several times higher. In terms of control, the circuit configuration becomes complicated in order to make the voltage variable.
[0076]
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 13 or FIG. 14, the second droplet discharge device 2 sets the number of resonance frequencies of the plurality of types of IDTs to n (where n ≧ 2). When the resonance frequencies are f1, f2,..., Fn (where n = 1, 2,...), (F1, f2,... Fn) is defined as one block in a direction perpendicular to the surface acoustic wave traveling direction. Since N blocks (where N ≧ 1) are formed, when the number of IDTs 31 is N, the atomization amount MN at the time of full drive is N times the atomization amount M1 at the time of IDT single drive. Therefore, it is possible to easily satisfy N ≧ 10. Further, since it is only necessary to control the number of IDTs 31 to be driven, the circuit is almost the same as the conventional one. Thereby, the atomization can be maximized by driving all of the plurality of IDTs 31, and the atomization can be minimized by driving the single IDT 31. Further, by driving the IDT by any number i where 1 <i <N, the amount of atomization can be changed in the range from M1 to MN.
[0077]
Similarly, by selectively driving the IDT 32, the amount of atomization of particles around 10 μm can be changed. Further, when the above method is used, even when only a single type of IDT is formed, the amount of micro droplets generated can be changed by controlling the number of IDTs to be driven.
[0078]
Furthermore, as described in the example of the first embodiment, particles having different particle diameters can be generated simultaneously by simultaneously driving both the A and B IDTs. By controlling each of the numbers 32, the amount of droplets generated can be changed. Further, by controlling the ratio of the IDTs 31 and 32 to be driven, the droplet diameter distribution can be changed.
[0079]
Since the IDT interval in each block is formed to be an integral multiple of the nozzle interval of the first droplet discharge device, the relationship between the IDT and the nozzle does not deviate. The number of nozzles can be accommodated. This is applied to each of the embodiments described above.
[0080]
In addition, the driving method in the present embodiment may be the one described in the first embodiment, and is not limited thereto.
[0081]
Example 4
In this embodiment, as shown in the block diagram of the atomizing device in FIG. 15, the IDT 3 of the second droplet discharge device 2 has a plurality of different types 31, 32,. The case where IDT is arrange | positioned collectively for every frequency is demonstrated. In addition, description of the part which overlaps with the said any Example is abbreviate | omitted.
[0082]
In the third embodiment, since a plurality of types of IDTs 31, 32,... Are alternately arranged, the length in the y direction of the substrate 21 increases as the type and number of IDTs 3 increase. The length of the part where the crystallization occurs is also increased. However, in the present embodiment, as shown in FIG. 15, the second droplet discharge device 2 is configured such that the number of resonance frequencies of the plurality of types of IDTs is n (where n ≧ 2), and the resonance frequency is f1, f2,..., fn (where n = 1, 2,...), and when the number of each is N, N IDTs having the same resonance frequency are regarded as one block and perpendicular to the surface acoustic wave traveling direction. In the direction, IDTs are arranged together for each resonance frequency so as to form and form n blocks. Therefore, the atomization generation | occurrence | production location can be concentrated and it is suitable for the use made to atomize in a micro area | region.
[0083]
Specifically, as shown in FIGS. 16 and 17, the atomization generation unit when the number of IDTs 31 and 32 is N = 2 (IDT31 (31a, 31b), IDT32 (32a, 32b)). Length W _M Compare
[0084]
IDT 31 and 32 are each set to W _A = 20mm, W _B = 5 mm, in the case of the arrangement shown in FIG. _MA And W _MB Is
W _MA = W _A + W _B + W _A = 45mm
W _MB = W _B + W _A + W _B = 30mm
It becomes.
[0085]
On the other hand, in the case of the arrangement shown in FIG.
W _MA = 2 * W _A = 40mm
W _MB = 2 * W _B = 10mm
Thus, the length of the atomization generating portion varies greatly depending on the size of the particle diameter to be produced. As described in Example 1 of the first embodiment, the IDT electrode pitch P decreases as the particle diameter decreases, so the IDT aspect ratio, that is, the ratio between We and Lp is the same. This is because the IDT width We is reduced when the IDT is designed so that Therefore, the length W of the atomization generating part _M Is also shortened. Thus, in the present embodiment, the length of the atomization generating portion can be shortened, and the effect becomes more remarkable as the generated particle diameter is smaller.
[0086]
In the above description, the number of IDTs 31 and 32 is set to N = 2. For example, if N = 10,

Thus, for the purpose of generating a small droplet diameter, it can be reduced to 50/230 = 22 [%].
[0087]
Further, according to the present embodiment, in addition to the above effects, IDTs having the same resonance frequency are collectively arranged as shown in FIG. 17, so that an IDT having the same resonance frequency, for example, IDT31 (31a , 31b) can be driven in the same manner, the connections 31aL1 and 31bL1 can be made common to the connections 31aL2 and 31bL2. Further, when all the IDTs 32 (32a and 32b) are driven in the same manner, the connections 32aL1 and 32bL1 can be made common to the connections 32aL2 and 32bL2. As described above, when the elements to be commonly connected are arranged in a solid state, there is also a feature that the electrode wire can be easily routed to an IDT driving device (not shown).
[0088]
In the present embodiment, the type of IDT is 2, but the above effect is not limited to this.
[0089]
Further, the IDT interval in each block can be made to correspond as in the third embodiment. Furthermore, the driving method in the present embodiment may be the one described in the first embodiment, and is not limited thereto.
[0090]
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described based on each example in the case of a plurality of types having different resonance frequencies for generating surface acoustic waves and having different nozzle sizes.
[0091]
(Example 5)
In this embodiment, the size of the nozzles 111 and 112 in one first droplet discharge device 1 is the resonance frequency of the second droplet discharge device 2 as shown in the block diagram of the atomization device in FIG. What is configured differently depending on the will be described. In addition, description of the part which overlaps with the said any Example is abbreviate | omitted.
[0092]
The size of the nozzle of the first droplet discharge device 1 for supplying droplets is made different according to the resonance frequency of the IDT of the second droplet discharge device 2, and one nozzle is provided for one IDT. The nozzle is configured to correspond. That is, the IDT 31 for producing particles having a relatively low resonance frequency and a large particle diameter has a large element size, and can supply a large number of droplets. On the other hand, the IDT 32 that produces particles having a relatively high resonance frequency and a small particle size has a small element size, and therefore must supply a small number of droplets. In order to achieve this object, in this embodiment, the nozzle diameter is changed so that the amount of droplets to be supplied is different for each IDT having a different resonance frequency.
[0093]
That is, as shown in FIG. 18, the nozzle 111 that supplies droplets to the IDT 31 has a large discharge hole for supplying many droplets (I111). Thereby, for example, droplets of several thousand nanoliters (nl) per droplet are ejected. On the other hand, the nozzle 112 for supplying droplets to the IDT 32 has a small discharge hole for supplying a small number of droplets (I112). Thereby, for example, droplets of several hundred nanoliters (nl) per droplet are ejected. As a driving method, any one of the above-described embodiments is applied.
[0094]
(Example 6)
In the present embodiment, as shown in the block diagram of the atomizing device in FIG. 19, the first droplet discharge device 1 has a plurality of different heads 11 and 12, and the sizes of the nozzles 111 and 112 in each head. However, what is configured to be different according to the resonance frequency of the second droplet discharge device 2 will be described. In addition, description of the part which overlaps with the said any Example is abbreviate | omitted.
[0095]
The present embodiment is different from the fifth embodiment in that the first droplet discharge device 1 is composed of two different portions of the heads 11 and 12. That is, the head 11 is formed with nozzles 111 (111a, 111b,...) Having larger discharge diameters, and the head 12 is formed with nozzles 112 (112a, 112b,...) Having smaller discharge diameters. Further, the interval between the nozzles 111 (111a, 111b,...) Is such that droplets (I111a, I111b,...) Discharged from the nozzles 111 (111a, 111b,...) Of the head 11 are discharged to the IDT 31. It is formed to be the same as the interval of IDT 31. Similarly, the interval between the nozzles 112 (112a, 112b,...) So that the droplets (I112a, I112b,...) Discharged from the nozzles 112 (112a, 112b,...) Of the head 12 are discharged to the IDT 32. Is formed to be the same as the interval of IDT 32. Explaining the advantages of this method, the configuration shown in FIG. 18 of Example 5 had to form nozzles having differently sized ejection holes in the same head. For this reason, the manufacturing process becomes very complicated, and when the number of nozzles is large, the manufacturing yield deteriorates. On the other hand, in the configuration shown in FIG. 19 of the present embodiment, the head 11 in which the nozzles having the same discharge diameter are formed and the head 12 in which the nozzles having the same discharge diameter different from the head 11 are manufactured separately. Since it is formed by bonding, there is an advantage that a manufacturing method similar to the conventional method is used except for bonding.
[0096]
In the above description, the droplet amount is changed by changing the size of the nozzle. However, the present invention is not limited to this. For example, even if the nozzle diameter is the same, a part of the inner surface of the nozzle is made water-repellent. As a result, the amount of liquid droplets in the nozzle can be reduced, so that this method can realize discharge with a small amount of liquid droplet discharge compared to the case where the water repellent treatment is not performed. As another method, the amount of droplets supplied to the second droplet discharge means 2 can be changed by controlling the time for driving the nozzles. Since these methods can change the discharge amount without changing the physical size of the nozzle, there is no manufacturing complexity compared to the case of manufacturing a plurality of nozzles having different nozzle diameters. Has features. In this embodiment, the two heads are bonded to each other. However, the number of heads and their arrangement are not limited to this. For example, they may be arranged on the same plane.
[0097]
As described above, it is possible to supply an optimum droplet amount to each IDT by changing the droplet amount to be discharged and changing the droplet amount supplied to the second droplet discharge device 2.
[0098]
Note that in the third embodiment, none of the nozzles in the dotted line portion where the droplet discharge trajectory in the drawings in the first and second embodiments is indicated by an arrow is driven. In this embodiment, there is an effect that a nozzle that is not used does not occur.
[0099]
(Example 7)
In the present embodiment, as shown in the configuration diagrams of the atomization apparatus in FIGS. 20 and 21, the first droplet discharge device 1 is composed of a plurality of different head portions 11, 12 as in the sixth embodiment. A description will be given of a configuration in which the head is provided with liquid storage units 721 and 722 for discharging. In addition, description of the part which overlaps with the said any Example is abbreviate | omitted.
[0100]
As shown in FIG. 20, the first droplet discharge device 1 is composed of two heads 11 and 12 having nozzles of different sizes. The head 11 has a plurality of large nozzles 111, and the head 12 has a plurality of small nozzles 112. Further, a liquid storage unit 721 for supplying the liquid 751 is connected to the head 11, and a liquid storage unit 722 for supplying the liquid 752 is connected to the head 12. As a result, the liquid 751 is atomized to a larger droplet diameter at the IDT 31, and the liquid 752 is atomized to a smaller droplet diameter at the IDT 32. That is, the liquid storage unit 7 is provided for each head according to the configuration of the head.
[0101]
Further, if the liquid storage unit 7 is of a cartridge type and can be removed, the liquid can be easily replenished.
[0102]
Furthermore, the liquids 751 and 752 may be completely different types of liquids or may be the same type of liquids but have different physical property values such as surface tension or viscosity.
[0103]
As described above, since the first droplet discharge device 1 is composed of a plurality of heads, each head is provided with a liquid storage section, and liquid is supplied to each head, the structure of the head itself is facilitated and manufactured. This has the advantage that even if the liquid in one head runs out, the other head can be used and the operation can be continued as an apparatus.
[0104]
On the other hand, the case of FIG. 21 has the same function as the structure of FIG. 20 except that the head is bonded.
[0105]
As described above, in the present embodiment, the first liquid droplet ejection device 1 is composed of a plurality of heads, and a different liquid is supplied to the second liquid droplet ejection device 2 by providing a liquid storage portion for each. In addition, it is possible to atomize particles having different droplet sizes.
[0106]
[Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment of the present invention, the case of moving either the first droplet discharge device or the second droplet discharge device will be described based on each example.
[0107]
In the present embodiment, none of the nozzles indicated by the dotted line in which the droplet ejection trajectories in the drawings in the first and second embodiments are indicated by arrows are driven. No nozzles are not used as in the third embodiment.
[0108]
Example 9
In the present embodiment, as shown in the configuration diagram of the atomizing device in FIG. 22, the droplet is supplied to the corresponding IDT 3 of the second droplet discharge device 2 by moving the first droplet discharge device 1. What has been configured will be described with reference to the basic operation flowchart of FIG. In addition, description of the part which overlaps with the said any Example is abbreviate | omitted.
[0109]
As shown in FIG. 22, the first droplet discharge device 1 is configured to be movable in a direction M in which a plurality of IDTs 3 are formed by a moving unit 6. The second droplet discharge device 2 has one each of two types of IDTs. For example, it is assumed that IDT 31 is a type A having a resonance frequency of 10 MHz, and IDT 32 is a type B having a resonance frequency of 50 MHz.
[0110]
The first droplet discharge device 1 has a single nozzle, and a plurality of nozzles are formed so that one nozzle corresponds to one set of IDTs. The moving means 6 moves the liquid droplets onto the substrate 21 atomized by the IDT 31 and the substrate 21 atomized by the IDT 32. Thereby, since the number of nozzles of the 1st droplet discharge device 1 can be made into one, manufacture of the 1st droplet discharge device 1 is simplified. Further, the circuit for driving the nozzles is similarly simplified, and it is not necessary to perform complicated control of selecting and driving each nozzle.
[0111]
The moving means 6 may be configured to convert a rotary motion of a motor or the like into a linear motion by a gear or the like, and in a simple case where there are only two locations as in this embodiment, the first means A method of pressing the droplet discharge means 1 from the y direction or the −y direction through an elastic member such as a spring may be used, or the longitudinal direction vibration of a piezoelectric vibrator such as PZT may be used in the y axis direction. You may make it move to. Furthermore, if a linear motor is used, the number of components can be reduced compared to the case where a rotary motor is used, and the amount of movement can be increased compared to the case where a piezoelectric vibrator is used. Therefore, what is necessary is just to select according to a use.
[0112]
Next, the operation will be described with reference to FIG.
[0113]
When an operation start signal is input from an input unit such as a button, it is determined which atomization unit is to be driven in step S23-1.
[0114]
For example, when generating a droplet having a large particle diameter, 31 is selected as the atomizing means of the IDT 3. In step S23-2, the first droplet discharge device 1 is moved by the moving unit 6 in the direction M in which the plurality of IDTs 3 are formed, and atomized by the IDT 31 selected in step S23-1. It is moved so that droplets are ejected onto the substrate 21. In step S23-3, the first droplet discharge device 1 is driven to discharge droplets only on the surface acoustic wave generating portion of the IDT 31. After that, by driving the IDT 31 in the portion where the droplets are ejected in step S23-4, the A type IDT 31 generates particles having a particle diameter of around 100 μm.
[0115]
On the other hand, when generating a droplet having a small particle size, the IDT 32 is selected and driven in the same procedure as described above, whereby particles having a particle size of about 10 μm are generated by the B type IDT 32.
[0116]
In this embodiment, the type of IDT 3 having different resonance frequencies is set to 2, and the number of each is set to 1. However, the present invention is not limited to this, and the type of IDT 3 and the number of IDTs of the same resonance frequency are more than that. May be.
[0117]
(Example 10)
In the present embodiment, as shown in the block diagram of the atomization apparatus in FIG. 24, a configuration in which the type of IDT 3 and the number of IDTs having the same resonance frequency in the seventh embodiment are increased will be described. In addition, description of the part which overlaps with the said any Example is abbreviate | omitted.
[0118]
As shown in FIG. 24, in the second droplet discharge device 2, A and B type IDTs 31 and 32 are formed alternately in two 31a, 32a, 31b, 32b,. The first droplet discharge device 1 has two or more nozzles 115, 116, 117,..., And the nozzle 115 supplies droplets to one of the IDTs 31a and 32a. The nozzle 116 supplies droplets to one of the IDTs 31b and 32b, and the other nozzles 117,... Operate in the same manner as described above. That is, only one nozzle of the first droplet discharge device 1 is formed for one block of the pair of IDTs 31 and 32, for example, a pair of 31a and 32a, a pair of 31b and 32b,. This can reduce the number of nozzles compared to a method in which nozzles are associated with all IDTs.
[0119]
The operation is the same as that of the seventh embodiment based on FIG.
[0120]
(Example 11)
In the present embodiment, as shown in the block diagram of the atomization device in FIG. 25, the first droplet discharge device 1 is moved so that the droplets are supplied to the corresponding IDT 3 of the second droplet discharge device 2. A system using the light detection means 9 as the position detection means by movement will be described. In addition, description of the part which overlaps with the said any Example is abbreviate | omitted.
[0121]
As the second droplet discharge device 2, a device obtained by polishing the front and back surfaces of the lithium niobate substrate 21 is used. As a result, the substrate becomes optically transparent. However, if the polishing is insufficient, the substrate becomes white and becomes ground glass.
[0122]
A reflective optical sensor as the light detection means 9 is disposed at a certain distance from the substrate 21 below the substrate 21. A heat radiating plate 22 is disposed in close contact with the lower portion of the substrate 21 via silicone grease or the like having good thermal conductivity, but does not reach the portion where the light detecting means 9 is disposed. ing. Therefore, visible or near-infrared rays from the light detection means 9 can pass through the substrate 21.
[0123]
Further, a part of the first droplet discharge device 1 is formed with a portion having a different reflectance so as to reflect or absorb the light beam emitted from the light detection means 9. In other words, except for the marker 8 made of a highly reflective member, it is made of a member having a low reflectance. Further, two (81, 82) of the markers 8 are formed, and these have different shapes so as to be distinguished.
[0124]
Further, when the light beam emitted from the light detecting means 9 is reflected by the reflecting member and returns to the light receiving portion of the light detecting means 9, the liquid droplets discharged from the nozzle 111 of the first liquid droplet discharging apparatus 1 are the second ones. The position of the marker 81 is determined so as to be atomized by the IDT 31 of the droplet discharge device 2, and similarly, the droplet discharged from the nozzle 111 of the first droplet discharge device 1 is the second droplet. The position of the marker 82 is determined so as to be atomized by the IDT 32 of the discharge device 2.
[0125]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.
[0126]
FIG. 26 shows an example of a detection circuit 90 using a reflection type photosensor. The output voltage Vo when there is no reflection is H level, and the output voltage Vo when there is reflection is L level. ing.
[0127]
First, a case where particles having a large droplet diameter are generated by operating the IDT 31 will be described. The first droplet discharge device 1 is initially waiting in the −y direction (M1 direction of the arrow M) from the IDT 32, and when the operation starts, the moving unit 6 moves the first droplet discharge device 1 in the + y direction ( (M2 direction of arrow M). By detecting the marker 81, even if the signal from the detection circuit 90 changes from H level to L level, the movement is continued without stopping. By passing through the marker 81, the signal from the detection circuit changes from the L level to the H level, and stops moving when the detection signal changes from the H level to the L level again by the detection of the marker 82. Next, the first droplet discharge device 1 is driven to discharge droplets, and the droplets are supplied to the IDT 31 of the second droplet discharge device 2. The IDT 31 is driven by a drive circuit (not shown) at the time when the droplet is supplied, and atomizes the supplied droplet. After the operation is completed, the moving unit 6 moves the first droplet discharge device 1 in the −y direction (M1 direction of the arrow M), and the series of operations is completed.
[0128]
Next, a case where particles having a small droplet diameter are generated by operating the IDT 32 will be described. As in the case described above, the moving means 6 moves the first droplet discharge device 1 in the y direction (the M2 direction of the arrow M) when the operation starts. The movement is stopped when the signal from the detection circuit 90 changes from the H level to the L level by the detection of the marker 81. Next, the first droplet discharge device 1 is driven to discharge droplets, and the droplets are supplied to the IDT 32 of the second droplet discharge device 2. The IDT 32 is driven by a drive circuit (not shown) at the time when droplets are supplied, and atomizes the supplied droplets. After the operation is completed, the moving unit 6 moves the first droplet discharge device 1 in the −y direction (M1 direction of the arrow M), and the series of operations is completed. Thereby, a droplet having a relatively small particle size is generated.
[0129]
In this embodiment, the first droplet discharge device 1 can be moved in the y direction, and its stop position is controlled by the optical sensor, so that the stop position accuracy is improved and the stop position is changed. In this case, it is possible to easily cope with this by changing the marker position or sensor position or changing the mounting position of the first droplet discharge device 1.
[0130]
In the above description, the initial position of the first droplet discharge device 1 is set to the −y direction (M1 direction of the arrow M) from the IDT 32. However, the present invention is not limited to this, and the + y direction (M2 direction of the arrow M) from the IDT 31. There may be. In this case, the moving means 6 moves in the −y direction when the operation is started, and stops at one of the two stop positions by detecting the marker 82 or 81. When the atomization operation ends, the first droplet discharge device 1 moves from the IDT 31 to the initial position in the + y direction (the M2 direction of the arrow M), and the series of operations ends. Further, the initial position of the first droplet discharge device 1 may be located between the IDT 31 and the IDT 32. Furthermore, the initial position of the first droplet discharge device 1 may be on the IDT 31 or the IDT 32. In this case, when the initial position of the first droplet discharge device 1 is on the IDT 31, when the atomization operation is performed by the IDT 31, it is not necessary to move the first droplet discharge means 1, and the IDT 32 It is sufficient to move only when the atomization operation is performed.
[0131]
In the above description, the number of markers 8 is two. However, the number or the number of IDTs is not limited thereto.
[0132]
As described above, in each example of the present embodiment, the method of fixing the second droplet discharge device 2 and moving the second droplet discharge device 2 has been described. The ejection device 1 may be fixed and the second droplet ejection device 2 may be moved.
[0133]
An application example in which the configurations and means of the examples in each of the above embodiments are applied to an image recording apparatus or a medical solution inhaler will be described in detail below.
[0134]
(Application example 1)
In this application example, an embodiment when applied to an image recording apparatus will be described.
[0135]
7 shows only the main part of the image recording apparatus 101, FIG. 7A is a view from the upper surface of the print head 50 in the image recording apparatus 101, and FIG. It is the figure which showed the cross section in -A 'plane.
[0136]
The print head 50 accommodates the first droplet ejection device 1 and the second droplet ejection device 2, and an ejection hole for ejecting ink INK in the main scanning direction (perpendicular to the paper surface) is provided above the head 50. 51 is formed. In the present embodiment, the discharge holes are formed in a slit shape, but the present invention is not limited to this, and a plurality of circular or rectangular discharge holes may be provided. Further, the recording medium P is arranged above the print head 50 at a certain interval, and is transported in the direction of arrow A by the transport device 91. The transport device 91 is constituted by a pair of rollers, for example.
[0137]
The first droplet discharge device 1 may be any one that uses vibration energy from a piezoelectric element, one that uses thermal energy from a heater, or one that discharges ink as liquid particles by using electrical energy from electric field formation. It may be.
[0138]
The second droplet discharge device 2 is driven based on print data sent from a memory (not shown), and printing is performed by the finely divided ink INK adhering / penetrating on the recording medium P. As the ink INK, a pigment type or a dye type is used depending on the application, and the ink INK is not limited to black, but may be color inks such as red, green, blue, yellow, magenta, and cyan. In this embodiment, a pigment-based black ink is used.
[0139]
For example, the second droplet discharge device 2 has the configuration shown in FIG. In FIG. 21, there are two types of liquids 751 and 752 as liquids stored in the liquid storage means 7 (liquid storage units 721 and 722). However, in this embodiment, they are the same, and the liquid storage units 721 and 722 are also the same. It does not have to be separated.
[0140]
The print head 50 can be classified into a serial head and a line head for classification. In the main scanning direction, a line head having a number of ink ejection holes 51 corresponding to the number of recording pixels is a line head. If this head 50 is used, the recording paper P is conveyed in the direction of arrow A shown in FIG. By doing so, a two-dimensional image can be obtained. On the other hand, a small number of ink ejection holes 51 are formed in the main scanning direction, the printing in the main scanning direction is formed by scanning the print head 50 in the main scanning direction, and the arrows shown in FIG. This is a method of obtaining a two-dimensional image by conveying the recording paper P in the A direction. In this method, the print head can be manufactured in a small size and at a low cost, but it is necessary to transport the print head in the main scanning direction as compared with the line head.
[0141]
In this embodiment, the serial head type has been described as an example due to the structure of the head. However, a known technique may be used for the transport operation of the print head in the main scanning direction.
[0142]
The important point is that one set of IDTs 3 corresponds to one recording pixel. That is, one pixel is formed by a single IDT 31 and a single IDT 32. Therefore, since two sets of IDTs are formed in the case of FIG. 21, two pixels can be formed. In order to form n pixels simultaneously, it is only necessary to form n sets of IDTs 3 and nozzles of the first droplet discharge device 1 that supplies ink thereto. Note that the first droplet discharge device 2 may be the one shown in FIG.
[0143]
Next, the operation in the case of performing area gradation expression in this embodiment will be described with reference to FIG.
[0144]
FIG. 9 shows possible combinations of print dots for one pixel (displayed with a dotted line). (A) shows a state where the printing density of one pixel is the lowest, (d) shows a case where the printing density of one pixel is the highest, and (b) and (c) show intermediate states. That is, when the print density is the lowest, neither of the IDTs 31 and 32 is driven, so that no dot is formed (a). When the print density is maximum, both the IDTs 31 and 32 are driven to form two dots having different dot diameters (d). When the print density is the second lowest, only smaller dots are formed by driving only the IDT 32 (b). When the print density is the second highest, only dots that are larger than driving only the IDT 31 are formed (c).
[0145]
As described above, in this embodiment, four gradations can be expressed. Similarly, by controlling the operation of a pair of IDTs 31 and 32 corresponding to adjacent pixels, it is possible to express four gradations.
[0146]
In the above, since two IDTs are formed so as to correspond to one pixel, four gradations can be expressed. However, the present invention is not limited to this, and there may be three or more. Thereby, since the dot diameter of the ink formed for one pixel can be further changed, the gradation expression becomes richer and a high-quality image can be obtained.
[0147]
Further, by driving only a single IDT for one pixel, it is possible to perform printing at a constant resolution while changing the resolution according to the application. As an example, when outputting a character document, the smallest droplet is ejected, and for example, ink having a particle diameter of about 10 μm is ejected by driving the IDT 32. On the other hand, when outputting an image, larger droplets are ejected, and for example, the IDT 31 is driven to eject ink having a particle diameter of around 100 μm.
[0148]
In the above description, the case of a single color has been described, but application to color printing is also possible. In this case, a plurality of print heads 50 having the above-described configuration are prepared. That is, when a color is expressed by superimposing three colors, yellow, magenta, and cyan inks are used.
[0149]
A method of controlling the time for driving the IDT may be used in combination. As the drive time is increased, the amount of ink generated increases, so that the density on the recording paper can be increased.
[0150]
Needless to say, the items described in the above embodiments can be applied as they are or in combination.
[0151]
(Application example 2)
In this application example, another embodiment when applied to an image recording apparatus will be described.
[0152]
FIG. 8 shows another embodiment in which the present invention is applied to an image recording apparatus, and only the main part of the image recording apparatus 102 is shown. In addition, description of the part which overlaps with the said application example 1 is abbreviate | omitted.
[0153]
The ink INK is ejected from the ejection aperture 51 from the print head 50 in the image recording apparatus 102 containing the first droplet ejection device 1 and the second droplet ejection device 2, and the ink INK is temporarily transferred to the transfer drum 92. Formed on top. The transfer drum 92 is rotated in the direction of arrow C, and the ink INK transferred by the print head 50 is transported in the direction of arrow B by the transport device 91 and transferred onto the recording medium P. That is, in the transfer portion formed by the transfer drum 92 and the pressure roller 94 provided at a constant pressure on the transfer drum 92, INK is recorded by heat from the heating body 93 provided inside the transfer drum. Transferred onto the medium P. The transfer roller 92 has a hollow structure and is formed of a metal having good thermal conductivity such as Al. Furthermore, in order to perform transfer well, a member having a surface tension higher than that of INK, for example, a fluorine-coated member is used.
[0154]
Also in this application example, as in the application example 1, the gradation expression becomes richer and a high-quality image can be obtained.
[0155]
(Application example 3)
In this application example, an embodiment when applied to a medical chemical inhaler will be described.
[0156]
FIG. 6 shows an embodiment in which the present invention is applied to a medical chemical inhaler, where (a) shows a cross section and (b) shows a perspective view thereof.
[0157]
In addition to the first droplet discharge device 1 and the second droplet discharge device 2, a tank 7 containing a chemical solution is disposed inside the chemical solution inhaler 52. As the second droplet discharge device 2, the one described in FIG. 20 is used. That is, those having the same IDT drive frequency are arranged together, whereby a chemical liquid having a relatively small particle diameter is discharged from the discharge hole 511 and a chemical liquid having a relatively large particle diameter is discharged from the discharge hole 512. It is supposed to be. Alternatively, if the second droplet discharge device 2 described with reference to FIG. 21 is used, the discharge holes can be shared, and a single discharge hole may be used.
[0158]
Next, the operation in the case of inhaling a chemical solution in this embodiment will be described with reference to FIGS.
[0159]
The input unit 400 is an input unit for instructing the start of driving of the chemical solution inhaler 52, and is configured by a drive switch such as a push type, a slide type, or a dial type. When the switch is pressed, the chemical solution inhaler 52 is driven and droplets of a predetermined size are generated. Furthermore, the chemical solution inhaler 52 is provided with a switch 410 for designating the droplet diameter in order to change the droplet diameter. For example, if two types of droplet sizes can be selected, whether to generate a relatively large droplet (410b), a relatively small droplet (410c), or both (410d) To decide. The drive switch (not shown) and the droplet diameter selection switch 410 as shown in FIG. 27B may be configured by a dial switch and may be the same.
[0160]
The driving operation in each state will be described below.
[0161]
FIG. 27B shows a case where the droplet diameter selection switch 410 is selected to be OFF (410a).
[0162]
When “large” (410b) of the switch 410 is selected, the fact that “large” (410b) is selected by the input means 400 is transmitted to the CPU 40, and the drive circuit A411 of the first droplet discharge device 1 is selected. On the other hand, the corresponding driving unit 4111 is selected by the selection unit A501 so as to drive the nozzle 111 corresponding to the nozzle 111 corresponding thereto. Similarly, the corresponding drive unit 4121 is selected by the selection unit B502 so as to drive the IDT 31 corresponding to the drive circuit B412 of the second droplet discharge device 2. As a result, droplets are ejected from the nozzle 111, further atomized by the IDT 31, and relatively large droplets are generated.
[0163]
When “Small” (410c) of the switch 410 is selected, the fact that “Small” (410c) is selected by the input means 400 is transmitted to the CPU 40, and the drive circuit A411 of the first droplet discharge device 1 is selected. On the other hand, the corresponding driving unit 4112 is selected by the selecting unit A501 so as to drive the nozzle 112 corresponding to the nozzle 112 corresponding thereto. Similarly, the corresponding drive unit 4122 is selected by the selection unit B502 so as to drive the corresponding IDT 32 for the drive circuit B412 of the second droplet discharge unit 2. As a result, droplets are ejected from the nozzles 112 and further atomized by the IDT 32 to generate relatively small droplets.
[0164]
Further, in order to generate a droplet in which both of them are mixed, by selecting the “large + small” switch (410d) in the switch 410, the CPU 40 causes the first droplet ejection device 1 and the second droplet ejection device to be selected. Control is performed to operate all the two means together.
[0165]
To end the operation, the switch 410 is set to the “OFF” (410a) position to stop the operation of the first droplet discharge device 1 and the second droplet discharge device 2. Alternatively, by adding a timer function, it is possible to automatically stop after a certain period of operation.
[0166]
Although the case where two types of droplet diameters are generated has been described above, the present invention can be similarly applied even when the diameter is larger than that.
[0167]
In addition, when “large” (410b) of the switch 410 is selected by the input unit 400, the plurality of IDTs 31 may be selectively driven as necessary. For example, an atomization amount setting switch (not shown) is provided in the input unit 400 so that all IDTs 31 are driven when “strong”, and only one IDT 31 is driven when “weak”. This makes it possible to control the amount of droplets that generate relatively large droplets of around 100 μm.
[0168]
Similarly, when “small” (410c) of the switch 410 is selected by the input means 400, the generation amount of a relatively small droplet of about 10 μm is changed by switching an atomization amount setting switch (not shown). be able to.
[0169]
As described above, in the above method, first, the atomizing means is selected, and a discharge unit that discharges droplets to the selected atomizing means is selected and driven from the plurality of droplet discharging means. The droplets supplied from the discharge unit are atomized. On the other hand, first, a specific droplet discharge means is selected from a plurality of droplet discharge means, a specific atomization means corresponding to the selected atomization means is selected from the plurality of atomization means, and the selected atomization means is selected. It may be a method of supplying droplets from the ejection unit of the droplet ejection means and driving the droplets into fine particles. These can be selected according to the size of the apparatus, the manufacturing cost, and the purpose of use. Further, the present invention is not limited to the above two types of methods.
[0170]
As described above, in the use of chemical atomizers as devices used when treating the nose and throat, the smaller the atomized particles, the greater the distance to be inhaled into the human body. The effect of being able to optimally combine the droplet diameter and the type of the chemical solution and supplying the optimal chemical solution according to the treatment site is obtained.
[0171]
Needless to say, the description of the drive control described above is not a control method unique to a chemical solution inhaler, but can be applied to other particle diameter variable devices such as an image forming apparatus. In addition, as liquid droplets, chemicals and inks have been mentioned, but not limited thereto.
[0172]
As mentioned above, regarding each embodiment mentioned here, unless it changes the main point of this invention, it is not limited to the said description content.
[0173]
【The invention's effect】
As described above, in the variable particle size generation apparatus and the variable particle size generation method of the present invention, the following effects are obtained in each claim.
[0174]
In the first aspect of the present invention, the particles discharged from the first droplet discharge means are atomized by a specific IDT among a plurality of comb-shaped electrodes (IDT) having different resonance frequencies. Since the specific nozzle of the first droplet discharge means is driven, droplet particles having different sizes can be generated. In addition, since a droplet discharge device such as an ink-jet head is used as the first droplet discharge means, and the droplets to be discharged are supplied to the second droplet discharge means, the production of microparticles is stable and reliable. Can be done. In addition, since liquid is selectively supplied to IDTs having different resonance frequencies, it is possible to atomize liquids having different droplet diameters.
[0175]
According to claim 2 of the present invention, since the array of a plurality of IDTs is grouped for each IDT having a different resonance frequency, the length of the atomization generating portion can be made the same regardless of the type of IDT. Therefore, since the size and position of the droplet generating unit as the apparatus are the same, the same discharge port can be obtained.
[0176]
According to the third aspect of the present invention, since the array of a plurality of IDTs is grouped for each IDT having the same resonance frequency, the discharge port of the apparatus can be separated for each IDT. Furthermore, the smaller the generated droplet diameter, the smaller the size of the discharge port, so that atomized particles can be concentrated and output.
[0177]
According to the fourth aspect of the present invention, since droplets are supplied from a plurality of nozzles to one IDT, even if a nozzle that cannot be ejected due to clogging or the like is generated, The liquid droplets can be supplied from the apparatus, and the apparatus can operate as an apparatus. In addition, since the amount of droplet supply can be changed by changing the number of nozzles to be ejected according to the type of the corresponding IDT, it is simpler than when a plurality of nozzles having different nozzle diameters are formed. In addition, the amount of droplets can be changed.
[0178]
According to the fifth aspect of the present invention, since the IDT interval is formed so as to be the same as the nozzle interval formed in the first droplet discharge means, the nozzles of the same type of IDT The numbers can be the same.
[0179]
According to the sixth aspect of the present invention, in addition to the above-described effect, since the plurality of types of nozzles having different droplet discharge amounts are provided, an optimum amount of droplets can be supplied according to the type of IDT. Furthermore, the amount of droplets can be controlled stably, accurately and easily, and the atomization of the liquid can be performed stably and reliably.
[0180]
According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the above effect, the first droplet discharge means includes a plurality of head portions having different droplet discharge amounts, and has a liquid storage means for supplying liquid to each head. Therefore, the head can be easily manufactured as compared with the case where a plurality of nozzles having different ejection diameters are produced in the same head. In addition, each head is provided with a liquid storage unit so that the liquid is supplied to each head, so that even if the liquid in one head runs out, the other head can be used, and the device operates as a device. It has the advantage of being able to continue. Furthermore, the amount of droplets can be controlled stably, accurately and easily, and the atomization of the liquid can be performed stably and reliably.
[0181]
According to the eighth aspect of the present invention, in addition to the above effect, different liquids are supplied to the plurality of first droplet discharge means, so that the liquids having different particle sizes for each liquid. Atomization can be performed.
[0182]
According to the ninth aspect of the present invention, since the atomization of the liquid is performed stepwise, a droplet having a small particle diameter can be stably and reliably performed. Further, since liquid is selectively supplied to IDTs having different resonance frequencies, it is possible to atomize liquids having different droplet diameters simultaneously or individually. That is, in the first step, since the plurality of atomizing means are composed of a plurality of atomizing means having at least different resonance frequencies, different droplet diameters are obtained by selecting specific atomizing means from among them. Atomization of the liquid can be performed. In the second step, only the discharge unit that discharges to the atomization unit selected in the first step is selected and driven from the plurality of discharge units, so that the liquid that is not atomized by the atomization unit. Drop supply can be prevented.
[0183]
In the tenth aspect of the present invention, since the first step is controlled so as to select the atomizing means having a specific resonance frequency, the particle diameter to be generated is made variable according to the atomizing means to be driven. be able to.
[0184]
In the eleventh aspect of the present invention, since the first step particularly controls the number of IDTs to be driven, the droplet generation amount can be controlled in multiple stages. Compared with the method that controls the total droplet generation amount by controlling the drive time, this method can increase the droplet generation amount, and also occurs when the minimum droplet amount and the maximum droplet generation occur. There is no time difference, and the control can be performed accurately. Further, when this method is applied to an image forming method, gradation expression can be performed by controlling the number of atomizing means to be driven.
[0185]
In the twelfth aspect of the present invention, the second step particularly changes the amount of droplets to be supplied in accordance with the types of the plurality of atomizing means, so that the supply of droplets is insufficient or excessive. And optimal atomization can be performed. Thereby, application to a wide variety of fields can be realized according to the liquid dose.
[0186]
In the thirteenth aspect of the present invention, the second step particularly changes the type of droplets to be supplied in accordance with the types of the plurality of atomizing means, so that the optimum size for each liquid is obtained. Particles can be made. Thereby, application to various fields can be realized according to the type of liquid.
[0187]
According to the fourteenth aspect of the present invention, in particular, the seventh step is such that the droplet supply means controls the number of nozzles ejecting the droplets, so that it is necessary to move the droplet supply means and the atomization means. There is no, and the configuration is simple. Further, it is possible to eliminate the discharge of droplets to a place where the atomization means does not atomize. Other than that, the effect similar to the said Claim 9 is acquired.
[0188]
As described above, in the present invention, fine and uniform liquid droplets can be produced, the particle diameter thereof can be made variable, and the liquid particles having the different particle diameters can be simultaneously generated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining the ejection principle of a droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing an embodiment of a first droplet discharge means according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining an IDT design according to the present invention;
FIG. 5 is a flowchart illustrating a driving sequence of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an example when the droplet diameter varying device according to the present invention is applied to the medical field.
FIG. 7 is a diagram showing an embodiment in which the droplet diameter varying device according to the present invention is applied to an image recording apparatus.
FIG. 8 is a view showing another embodiment when the droplet diameter varying device according to the present invention is applied to an image recording apparatus.
FIG. 9 is a diagram for explaining area gradation expression;
FIG. 10 is a diagram showing IDT driving means of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 11 is a view showing another driving means of the IDT of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 12 is a view showing another embodiment of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 13 is a view showing another embodiment of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 14 is a view showing another embodiment of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 15 is a view showing another embodiment of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating a method of arranging a plurality of IDTs according to the present invention.
FIG. 17 is a view showing another embodiment of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 18 is a view showing another embodiment of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 19 is a view showing another embodiment of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 20 is a view showing another embodiment of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 21 is a view showing another embodiment of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 22 is a view showing another embodiment of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 23 is a flowchart illustrating another driving sequence of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 24 is a view showing another embodiment of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 25 is a view showing another embodiment of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 26 is a view showing an embodiment of the light detecting means of the droplet diameter varying device according to the present invention.
FIG. 27 is a block diagram for explaining a control circuit of the droplet diameter varying device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 First droplet discharge device
110, 111, 112, 113 nozzles
2 Second droplet discharge device
21 Substrate
22 Heat sink
3, 31, 32, 33 IDT
4, 41, 42, 411, 412 IDT drive means
40 CPU
5, 501, 502 Selection means
6 Moving means
7 Liquid storage means
721, 722 Liquid reservoir
751, 752 liquid
8, 81, 82 Marker
9 Light detection means

Claims (14)

A first droplet discharge means having a plurality of discharge portions, and a second droplet discharge for discharging the droplets discharged from the first droplet discharge means by further miniaturizing them by vibration energy generated by surface acoustic waves Means,
The second droplet discharge means is a particle in which a plurality of comb-shaped electrodes (IDT) having different resonance frequencies are formed on a surface acoustic wave generating substrate in a direction perpendicular to the traveling direction of the surface acoustic wave. A variable diameter generator,
A particle diameter that drives a specific discharge portion of the first droplet discharge means so that the droplets discharged from the first droplet discharge means are atomized by the specific IDT Variable generator. The second droplet discharge means sets the number of resonance frequencies of different types of IDTs to n (where n ≧ 2), and sets the resonance frequencies to f1, f2,... Fn (where n = 1, 2,... ), Where (f1, f2,... Fn) is one block, and N blocks (where N ≧ 1) are formed in a direction perpendicular to the surface acoustic wave traveling direction. The particle diameter variable generator according to 1. The second droplet discharge means sets the number of resonance frequencies of different types of IDTs to n (where n ≧ 2), and sets the resonance frequencies to f1, f2,... Fn (where n = 1, 2,... ), And the number of each is N (where N ≧ 1), N IDTs having the same resonance frequency are regarded as one block, and n blocks in a direction perpendicular to the surface acoustic wave traveling direction. The particle diameter variable generation device according to claim 1, wherein: The particle size variable according to any one of claims 2 to 3, wherein the second droplet discharge means has an IDT interval in each block that is an integral multiple of the discharge port interval of the first droplet discharge means. Generator. 5. The particle according to claim 1, wherein the first droplet discharge unit discharges droplets from a plurality of discharge units to one IDT of the second droplet discharge unit. Variable diameter generator. 4. The particle diameter variable generation device according to claim 1, wherein the first droplet discharge means includes a plurality of discharge portions having different droplet discharge amounts. The first droplet discharge means comprises a plurality of head portions having different droplet discharge amounts, and each head portion has a liquid storage means for supplying a liquid individually. The particle diameter variable production | generation apparatus in any one of 1 thru | or 6. The first droplet discharge means comprises a plurality of first droplet discharge means, and each first droplet discharge means has a plurality of liquid storage means for individually supplying different liquids. The particle diameter variable generator according to any one of claims 1 to 6, wherein: In a method for generating a variable particle size in which droplets are atomized (atomized) by vibration energy generated by surface acoustic waves,
A first droplet discharge means having a plurality of discharge portions, and a surface acoustic wave traveling on a surface acoustic wave generating substrate to atomize the droplets discharged from the first droplet discharge means; An atomizing means comprising a second droplet discharge means in which a plurality of comb-teeth electrodes (IDT) having different resonance frequencies are formed in a direction perpendicular to the direction;
A first step of selecting a specific atomizing means from the plurality of atomizing means;
A second step for supplying liquid to the atomizing means in the form of particles;
A third step of further atomizing the liquid particles supplied in the second step by the atomizing means selected in the first step;
The second step is a fourth step of selecting and driving only a discharge unit that discharges to the atomizing unit selected in the first step from the plurality of discharge units of the first droplet discharge unit. A particle diameter variable generation method characterized in that fine particle generation is carried out by containing. 10. The particle diameter variable generation method according to claim 9, wherein in the first step, the atomizing means having a specific resonance frequency is further selected and driven from the atomizing means. 10. The particle diameter variable generation method according to claim 9, wherein in the first step, a specific atomizing means is further selected and driven from a plurality of atomizing means having the same resonance frequency. The particle size variable generation method according to any one of claims 9 to 11, wherein the second step includes a fifth step of changing a droplet supply amount in accordance with the atomizing means. The particle size variable generation method according to any one of claims 9 to 11, wherein the second step includes a sixth step of changing a type of the droplet according to the atomizing means. In a method for generating a variable particle size in which droplets are atomized (atomized) by vibration energy generated by surface acoustic waves,
A first droplet discharge means having a plurality of discharge portions, and a surface acoustic wave traveling on a surface acoustic wave generating substrate to atomize the droplets discharged from the first droplet discharge means; An atomizing means comprising a second droplet discharge means in which a plurality of comb-teeth electrodes (IDT) having different resonance frequencies are formed in a direction perpendicular to the direction;
A seventh step of selecting a specific ejection unit from a plurality of ejection units of the first droplet ejection unit;
An eighth step of selecting a specific atomizing means from the plurality of atomizing means;
A ninth step for supplying liquid in a particulate state to the atomizing means selected in the eighth step;
A particle diameter variable generation method characterized by performing fine particle generation from the tenth step of further atomizing the liquid particles supplied in the ninth step by the atomizing means selected in the eighth step. .

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