JP5258971B2 - プリンティング装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンティング装置に関する。

液体を小さな液滴として飛翔させて基体上に着弾させるプリンティング装置は、例えばインクジェットプリンティング装置として知られている。このようなプリンティング装置は、紙などへの画像の印刷の用途だけでなく、液状の電子材料の塗布（プリント）やダイレクトパターニング等の工業分野へも利用範囲を広げつつある。

特許文献１には、インクが塗布されたフィルムに音波を集束させる構成のインクジェット記録装置が開示されている。この技術においては、ノズルを用いないので、ノズルの詰まりがなく、また、インクの特性への制限が緩和される。このようなインクジェットプリンティング装置において、特に固体粒子を含むインク（分散体）を用いた場合などにおける吐出液滴における固体粒子量のばらつきをさらに改善することが期待されている。

特開２００８−１０５３９６号公報

本発明は、固体粒子を含む分散体を吐出させる場合において、吐出液滴に含まれる固体粒子量を均一にでき、均一にプリントできるプリンティング装置を提供する。

本発明の一態様によれば、固体粒子と液体とを含む分散体を吐出するプリンティング装置であって、前記液体を収容する第１凹部と、前記第１凹部の底面に設けられ、前記固体粒子を収容する第２凹部と、が設けられた第１主面と、前記第１主面とは反対の側の第２主面と、を有するフィルムと、前記第２主面の側から前記第１凹部と前記第２凹部とに向けて音波を集束させる音響ヘッド部と、を備えたことを特徴とするプリンティング装置が提供される。

本発明によれば、固体粒子を含む分散体を吐出させる場合において、吐出液滴に含まれる固体粒子量を均一にでき、均一にプリントできるプリンティング装置が提供される。

プリンティング装置を示す模式図である。 プリンティング装置の動作を示す模式的断面図である。 別のプリンティング装置を示す模式的平面図である。 別のプリンティング装置を示す模式的平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施形態に係るプリンティング装置の構成を例示する模式図である。
すなわち、同図（ｃ）は模式的斜視図であり、同図（ａ）は同図（ｃ）のＡ−Ａ’線断面図であり、同図（ｂ）は、同図（ｃ）の矢印Ｃの方向からみたときの模式的平面図である。
図２は、本発明の実施形態に係るプリンティング装置の動作を例示する模式的断面図である。
すなわち、図２（ａ）は、図１（ｃ）のＢ−Ｂ’線断面図である。なお、図２（ａ）には、プリンティング装置１１０によって分散体３０が着弾する被プリント材４０も例示されている。また、図２（ｂ）は、分散体３０の固体粒子３１及び液体３２のフィルム２０上への配置状態を例示する模式図であり、図１（ａ）に対応する模式的断面図である。

図１及び図２に表したように、本実施形態に係るプリンティング装置１１０は、固体粒子３１と液体３２とを含む分散体３０を吐出するプリンティング装置である。

プリンティング装置１１０は、フィルム２０と、音響ヘッド部１０と、を備える。

フィルム２０は、第１主面２０ａと、第１主面２０ａとは反対の側の第２主面２０ｂと、を有する。

第１主面２０ａには、第１凹部２１と、第２凹部２２と、が設けられている。第２凹部２２は、第１凹部２１の底面に設けられる。第１主面２０ａからみたときの第２凹部２２の深さｄ２は、第１凹部２１の深さｄ１よりも深い。すなわち、第１主面２０ａと、第２凹部２２の底面と、の距離（深さｄ２）は、第１主面２０ａと、第１凹部２１の底面と、の距離（深さｄ１）よりも長い。ここで、第１凹部２１の底面からみたときの第２凹部２２の深さｄ３は、深さｄ２と深さｄ１との差、すなわち、（ｄ２−ｄ１)である。

第１凹部２１は、分散体３０の一部である液体３２を収容する。
第２凹部２２は、分散体３０の別の一部となる固体粒子３１を収容する。

音響ヘッド部１０は、フィルム２０の第２主面２０ｂ面の側から、第１凹部２１と第２凹部２２とに向けて音波を集束させる。具体的には、音響ヘッド部１０は、フィルム２０の第２主面２０ｂ面の側から、第１凹部２１と第２凹部２２とに向けて発生させた音波を集束させる。例えば、第１凹部２１と第２凹部２２とを含む第１主面２０ａの側の音波集束領域１８に、音波が集束される。

固体粒子３１には、金属などの導電性の粒子、半導体の粒子、無機系の導電性または絶縁性の粒子、有機系の導電性または絶縁性の粒子、各種の顔料などの着色粒子、各種の蛍光体粒子など、任意の固体粒子を用いることができる。

一方、液体３２には、例えば、固体粒子３１と共に分散体３０として被プリント材４０に着弾した後に、バインダーとして残留するような各種の樹脂を含む液体の他、固体粒子３１と共に分散体３０として被プリント材４０に着弾した後に、例えば揮発等により実質的に除去される各種の溶媒など、任意の液体を用いることができる。液体３２は、音響ヘッド部１０で発生し集束される音波を効率良く伝達し、固体粒子３１と共に、分散体３０の液滴３３となって、固体粒子３１を効率良く吐出させる機能を有する。

プリンティング装置１１０は、固体粒子層形成部７Ｓと、液体層形成部７Ｌと、をさらに備えることができる。
固体粒子層形成部７Ｓは、フィルム２０の第２凹部２２に、固体粒子３１を配置する。
そして、液体層形成部７Ｌは、フィルム２０の第１凹部２１に、液体３２を配置する。

固体粒子層形成部７Ｓは、例えば、固体粒子３１を供給する固体粒子供給部７Ｓａと、固体粒子供給部７Ｓａによって供給された固体粒子３１の固体粒子層３１ａの厚さを均一にする固体粒子層均一化部７Ｓｂと、を有することができる。固体粒子供給部７Ｓａには、例えば各種のディスペンサを用いることができ、また、固体粒子層均一化部７Ｓｂには、例えば各種のスクレーパなどを用いることできる。

また、液体層形成部７Ｌは、例えば、液体３２を供給する液体供給部７Ｌａと、液体供給部７Ｌａによって供給された液体３２の液体層３２ａの厚さを均一にする液体層均一化部７Ｌｂと、を有することができる。液体供給部７Ｌａにも、例えば各種のディスペンサを用いることができ、また、液体層均一化部７Ｌｂにも、例えば各種のスクレーパなどを用いることできる。

固体粒子層均一化部７Ｓｂ及び液体層均一化部７Ｌｂは、省略しても良い。

プリンティング装置１１０においては、音響ヘッド部１０によって発生、集束された音波の圧力によって、フィルム２０の第２凹部２２に収容された固体粒子３１と、第１凹部２１に収容された液体３２と、の混合体である分散体３０の表面に、メニスカスが形成され、分散体３０の一部が液滴３３となって分離し、液滴３３がフィルム２０上から被プリント材４０に向けて飛翔し、分散体３０の被プリント材４０への着弾が行われる。

そして、例えば、フィルム２０と音響ヘッド部１０との相対的位置が、第２主面２０ｂに対して平行な面内で変化される。これにより、フィルム２０の異なる領域の第１凹部２１と第２凹部２２とに音波が集束されて、順次新しい固体粒子３１と液体３２とが液滴３３となって、分散体３０の吐出が行われる。

ここで、説明の便宜上、フィルム２０と音響ヘッド部１０とが対向する部分において、フィルム２０が平面状であるとする。そして、フィルム２０と音響ヘッド部１０との相対的位置が変化する方向をＸ軸方向（第１方向）とする。すなわち、Ｘ軸方向は、第２主面２０ｂに対して平行である。そして、第２主面２０ｂに対して平行であり、Ｘ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向（第２方向）とする。そして、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに対して垂直な方向をＺ軸方向（第３方向）とする。すなわち、フィルム２０と音響ヘッド部１０とは、Ｚ軸方向に沿って互いに対向している。

なお、フィルム２０は、例えば音響ヘッド部１０の周りに円弧状に設けられても良く、この場合においても、フィルム２０と音響ヘッド部１０とが対向する部分の中心部分においては、フィルム２０は実質的に平面状と見なすことができ、上記のＸ、Ｙ及びＺ軸方向は、同様に定義できる。

本具体例では、第１凹部２１及び第２凹部２２は、Ｘ軸方向に沿って延在する溝の形状を有している。ただし、本発明はこれに限らず、第１凹部２１及び第２凹部２２の形状及び配置は任意である。以下では、第１凹部２１及び第２凹部２２が、Ｘ軸方向に沿って延在する溝の形状を有している場合として説明する。

このような構成を有する本実施形態に係るプリンティング装置１１０では、フィルム２０の第２凹部２２に固体粒子３１が収容され、第１凹部２１に液体３２が収容されるため、フィルム２０の第１主面２０ａにおける単位面積当たりの固体粒子３１及び液体３２の量は、一定である。

すなわち、単位面積当たりの第２凹部２２の体積は、第２凹部２２のＹ軸方向に沿った幅ｗ２と、第１凹部２１の底面からみたときの第２凹部２２の深さｄ３（すなわち、ｄ２−ｄ１）と、の積に基づく体積（ｗ２×（ｄ２−ｄ１）×Ｘ軸方向の単位長さ）となり、この空間に収容される固体粒子３１の体積は一定となる。

一方、単位面積当たりの第１凹部２１の体積は、第１凹部２１のＹ軸方向に沿った幅ｗ１と、第１主面２０ａからみたときの第１凹部２１の深さｄ１と、の積に基づく体積（ｗ１×ｄ１×Ｘ軸方向の単位長さ）となり、この空間に収容される液体３２の体積も一定になる。

このため、固体粒子３１と液体３２との比率は、第１凹部２１及び第２凹部２２の形状に基づいて、一定になる。これにより、固体粒子３１と液体３２との分散体３０における固体粒子３１の濃度が、高精度で制御できる。これにより、分散体３０中の固体粒子３１の量が安定した液滴３３の吐出が可能となる。このように、プリンティング装置１１０によれば、固体粒子を含む分散体を吐出させる場合において、吐出液滴に含まれる固体粒子量を均一にでき、均一なプリントが実現できる。

なお、第２凹部２２には、固体粒子３１と共に液体３２が収容可能である。例えば、第２凹部２２に固体粒子３１を配置した後に、第１凹部２１に液体３２を配置すると、液体３２は、第１凹部２１だけではなく、第２凹部２２の固体粒子３１どうしの空間にも侵入する。このとき、第２凹部２２には、一定の量の固体粒子３１が収容されているので、固体粒子３１どうしの間の空間の体積も一定であるため、第２凹部２２に収容される液体３１の体積も一定となる。このように、第２凹部２２に液体３２が収容される場合を含めて、固体粒子３１と液体３２との比率は、第１凹部２１及び第２凹部２２の形状に基づいて、一定になる。

例えば、凹部が１種類だけのフィルムを用いる比較例の場合には、予め固体粒子３１と液体３２とを混合し、固体粒子３１が分散された分散体３０を用いることになる。そして、このような分散体３０を凹部に配置して、音響ヘッド部１０から音波を発生、集束させて液滴３３を吐出させる場合、分散体３０中の固体粒子３１の分布のばらつきに起因して、液滴３３に含まれる固体粒子３１の濃度が不均一になり、被プリント材４０上に着弾した分散体３０に含まれる固体粒子３１の量や分布にばらつきが発生することがある。また、分散体３０における固体粒子３１の濃度が変動すると、分散体３０中を伝達する音波の減衰量が変動するため、液滴３３の吐出に必要なエネルギーも変動し、液滴吐出のばらつきの原因となることがある。そして、固体粒子３１の液体３２への分散性が悪い場合には、このようなばらつきがさらに顕著になり、吐出する液滴３３に含まれる固体粒子３１の濃度の変動がさらに大きくなり、また、吐出時の必要エネルギーに変動が生じ、エネルギー過多で液滴３３のとびちり（バースト）等やサテライトが発生したり、エネルギー過少で吐出しない場合も発生したりする。

これに対し、本実施形態に係るプリンティング装置１１０では、フィルム２０に第１凹部２１と第２凹部２２とを設けることで、固体粒子３１と液体３２との比率が一定になり、液滴３３に含まれる固体粒子３１の濃度は均一であり、そして、吐出時の必要エネルギーも一定になるため、液滴３３のとびちり（バースト）やサテライトや不吐出の発生も抑制され、均一な量で安定した液滴吐出が実現できる。

なお、プリンティング装置１１０においては、第２凹部２２に固体粒子３１が収容された後に、第１凹部２１に液体３２を収容させることが望ましい。
すなわち、固体粒子層形成部７Ｓが第２凹部２２に固体粒子３１を配置した後に、液体層形成部７Ｌは、第１凹部２１に液体３２を配置することが望ましい。
これにより、第２凹部２２の内部に固体粒子３１を確実に収容でき、Ｘ軸方向における単位長さあたりの固体粒子３１の量を均一にできる。そして、第２凹部２２に固体粒子３１が確実に収容された後に、第１凹部２１への液体３２の配置を行うことで、第１凹部２１の空間が一定となり、Ｘ軸方向における単位長さあたりの液体３２の量も均一にできる。これにより、固体粒子３１と液体３２との比率が、より高い精度で制御可能となる。

なお、図２（ａ）に例示したように本具体例のプリンティング装置１１０の音響ヘッド部１０は、音波発生部１１と、音波集束部１２と、音波伝達部１３と、を有することができる。

音波発生部１１は、音波を発生させる。音波集束部１２は、音波発生部１１で発生した音波を音波集束位置（すなわち音波集束領域１８）に集束させる。音波伝達部１３は、音波をフィルム２０の第１凹部２１と第２凹部２２とに向けて進行させる。

音波発生部１１には、一対の電極１１ｂ及び１１ｃと、それらの間に設けられた圧電体１１ａと、を含む音響素子１１ｅを用いることができる。音波発生部１１には、例えば、円盤状の単独の音響素子を用いても良く、また、一次元のアレイ状に配列された複数の音響素子を用いても良く、また、二次元のアレイ状に配列された複数の音響素子を用いても良い。

圧電体１１ａには、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛、チタン酸バリウムなどの圧電セラミックスや、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどの圧電単結晶や、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの高分子圧電体や、酸化亜鉛などの圧電半導体などを使用することができる。

一対の電極１１ｂ及び１１ｃには、音波発生部１１を駆動するための駆動回路１４が接続される。駆動回路１４は、外部から与えられる電気信号に基づいて、圧電体１１ａに電圧を印加する。これにより、音波発生部１１から音波が発生する。上記の電気信号は、各種の画像データなどに基づく信号や、被プリント材４０に吐出すべき分散体３０の着弾の形状のパターンに基づく信号を含む。

音波集束部１２は、音波発生部１１によって発生した音波を、音波集束位置である音波集束領域１８に集束させる機能を有す。音波集束部１２には、例えば、ガラスからなる凹面レンズを用いることができる。凹面レンズは、例えば、円盤状のガラスの主面を円弧状に研磨することで形成される。音波集束部１２には、例えば、ガラス等の無機系材料や、エポキシ樹脂等などの有機系材料などを用いることができる。また、音波集束部１２には、ガラスや樹脂の表面に、金属膜や金属系酸化膜、窒化膜、ポリオレフィン系樹脂膜等を形成する表面処理を施して耐久性を向上させたものを用いることもできる。

音波伝達部１３は、音波発生部１１で発生して音波集束部１２で集束しつつある音波が進行する部分である。音波伝達部１３には、音波集束部１２とフィルム２０との間の空間を、音波伝達物質で充填したものを用いることができる。音波伝達物質は、音波減衰の小さいものが好ましく、例えば、水などの液体を好適に用いることができる。

このように、音波発生部１１で発生した音波が、音波集束部１２によって集束され、音波伝達部１３を経て、所定の音波集束位置で集束する。この音波集束位置は、音響ヘッド部１０に対向して設置されるフィルム２０の音波集束領域１８に設定される。すなわち、音響ヘッド部１０の例えば音波集束部１２からの所定の距離の位置にフィルム２０が設置され、音波は、フィルム２０の第２主面２０ｂの側から、第１凹部２１と第２凹部２２とに向けて集束され、音波集束位置の音波集束領域１８に音波が集束される。

音響ヘッド部１０から出射した音波の焦点が、所定の音波集束位置（フィルム２０の音波集束領域１８に対応する）に結ばれ、音波集束位置において、音圧分布が発生する。この焦点近傍における音波のビーム幅Ｗは、音波発生部１１の形状に係る定数Ａ１、音波の波長λ１、音波の焦点距離Ｆ１、及び、口径Ｄ１を用いると、Ｗ＝Ａ１・λ１・Ｆ１／Ｄ１で表される。なお、上記の定数Ａ１は、音波発生部１１の形状が円盤状である場合には、２．４４である。そして、音波発生部１１が円盤状である場合は、音波のビーム幅Ｗは、音波のビーム径に相当する。

音波のビーム幅Ｗの範囲において、最大の音圧が得られ、その範囲外では音圧は低下する。焦点の中央における例えば液体３２の表面が隆起し、音圧が液体３２の表面張力を超えたときに、固体粒子３１と液体３２とを含む液滴３３が、液体３２の表面から分離して、固体粒子３１と液体３２とを含む液滴３３が吐出する。

なお、音波発生部１１から音波伝達部１３にかけての音波の効率的な伝達のために、音波集束部１２の音響インピーダンスＺｆは、音波発生部１１に用いられた圧電体１１ａの音響インピーダンスＺＰと、音波伝達部１３の音響インピーダンスＺＬと、の間の値に設定することが望ましい。例えば、音波集束部１２の音響インピーダンスＺｆは、圧電体１１ａの音響インピーダンスＺＰと、音波伝達部１３の音響インピーダンスＺＬと、の幾何平均（すなわち（ＺＰ・ＺＬ）^１／２）に近いことが、音波の効率的な伝達のために、さらに望ましい。

既に説明したように、フィルム２０と音響ヘッド部１０との相対的位置は、第２主面２０ｂに対して平行な面内で変化される。すなわち、Ｘ軸方向に沿って、フィルム２０と音響ヘッド部１０との相対的位置が変化する。例えば、音響ヘッド部１０の位置が固定され、フィルム２０の位置がＸ軸方向に沿って変化する。また、例えば、フィルム２０の位置が固定され、音響ヘッド部１０の位置がＸ軸方向に沿って変化する。また、例えば、フィルム２０と音響ヘッド部１０の両方の位置が変化して、フィルム２０と音響ヘッド部１０との相対的位置がＸ軸方向に沿って変化する。

この時、図１に表したように、第２凹部２２の、Ｙ軸方向に沿った幅ｗ２は、第１主面２０ａにおいて音波が集束される音波集束領域１８の、Ｙ軸方向に沿った幅ｗ３よりも小さく設定することが望ましい。なお、幅ｗ３は、既に説明した音波のビーム幅Ｗ（すなわち、Ａ１・λ１・Ｆ１／Ｄ１）に相当する。

これにより、液滴３３の形成及び分離に必要なエネルギーを小さくすることができる。また、音波集束領域１８の周辺部分においては音圧の変動が大きいが、この周辺部分に対応する固体粒子３１の量を減らすことができるため、均一な量で固体粒子３１を含む液滴３３を再現性良く形成することができる。

すなわち、例えば、音響ヘッド部１０とフィルム２０の相対的位置がＸ軸方向に沿って変化した場合に、第２凹部２２のＹ軸方向に沿った幅ｗ２が常に音波集束領域１８の内部に配置されるため、固体粒子３１の全てに実質的に均一な音圧が付与され、一定の量の固体粒子３１が含まれた液滴３３を吐出でき、固体粒子３１の濃度のばらつきが、より抑制される。

また、第１凹部２１のＹ軸方向に沿った幅ｗ１は、音波集束領域１８のＹ軸方向に沿った幅ｗ３よりも大きく設定することが望ましい。これにより、例えば音波集束領域１８の位置がＹ軸方向に沿って多少変動した場合においても、音圧が付与される液体３２の量は、音波集束領域１８のＹ軸方向に沿った幅ｗ３で決まるため、液滴３３中の液体３２の量が一定になる。これにより、さらに、均一な濃度の液滴３３の吐出が可能となる。

このように、本実施形態においては、液体３２が収容された第１凹部２１と、第１凹部２１の底面に設けられ、固体粒子３１が収容された第２凹部２２と、を有する第１主面２０ａと、第１主面２０ａとは反対の側の第２主面２０ｂと、を有するフィルム２０の第２主面２０ｂの側から第１凹部２１と第２凹部２２とに向けて音波を集束させて、前記液体と固体粒子３１とを含む分散体３０を吐出するプリント方法が実施される。このプリント方法によれば、固体粒子を含む分散体を吐出させる場合において、吐出液滴に含まれる固体粒子量を均一にでき、均一にプリントできる。

さらに、このプリント方法は、第２凹部２２に固体粒子３１を配置した後、第１凹部２１に液体３２を配置する処理を含むことができる。これにより、固体粒子３１と液体３２との比率が、より高い精度で制御可能となる。

なお、上記のプリンティング装置１１０では、フィルム２０と音響ヘッド部１０との相対的位置が、１次元のＸ軸方向に沿って相対的に変化し、そして、第１凹部２１と第２凹部２２とが、Ｘ軸方向に延在する帯状の形状を有している。

ただし、本発明はこれに限らず、フィルム２０と音響ヘッド部１０との相対的位置が、第２主面２０ｂに対して平行な面内で、２次元で変えられても良い。この場合、フィルム２０と音響ヘッド部１０との相対的位置は、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方に沿って相対的に変えられる。

この場合には、第１凹部２１と第２凹部２２とは、スポット状の形状を有することができる。そして、第２凹部２２のスポットのＹ軸方向に沿った幅は、音波集束領域１８のＹ軸方向に沿った幅よりも小さく、第２凹部２２のスポットのＸ軸方向に沿った幅は、音波集束領域１８のＸ軸方向に沿った幅よりも小さく設定することが望ましい。また、第１凹部２１のスポットのＹ軸方向に沿った幅は、音波集束領域１８のＹ軸方向に沿った幅よりも大きく、第１凹部２１のスポットのＸ軸方向に沿った幅は、音波集束領域１８のＸ軸方向に沿った幅よりも大きく設定することが望ましい。

また、本具体例では、フィルム２０が平面状であるが、本発明はこれに限らず、フィルム２０の形状は任意である。例えば、フィルム２０が、音響ヘッド部１０の周囲を取り囲み、例えば、フィルム２０が、音響ヘッド部１０を含む空間内で、Ｙ軸方向を中心軸とした円筒状の形状を有しており、この円筒の円周に沿って、フィルム２０と音響ヘッド部１０との相対的な位置が変化しても良い。

また、フィルム２０が、ロール状に巻き取られた形状で提供され、例えば、第１巻き取り部から第２巻き取り部にかけてフィルム２０が延在し、第１巻き取り部と第２巻き取り部との間の位置において、フィルム２０と音響ヘッド部１０とが対向させられていても良い。

なお、上記のようなフィルム２０と音響ヘッド部１０との相対的位置の変化は、図示していない駆動部よって実施される。

なお、フィルム２０には、例えば、各種の樹脂製のフィルムを用いることができる。特に、耐溶剤性が高いポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂及びポリエステル樹脂などのフィルムを用いることができる。

また、フィルム２０の厚さ（第１凹部２１及び第２凹部２２が設けられていない、第１主面２０ａと第２主面２０ｂとの間の距離）は、任意であり、例えば、１０μｍ〜３００μｍなどとすることができる。このように、本願明細書において、「フィルム」とは、２００μｍ以下の厚さ、及び、１０ミル（２５０μｍ）以下の厚さに限定されず、任意の厚さを有し、それ自体で形状を保持できる任意の膜体の全てを含む。

フィルム２０を通過する音波を効率良く固体粒子３１と液体３２とに伝達させるために、フィルム２０の第２凹部２２の底面部分の厚さは、ある程度薄いことが望ましく、例えば１００μｍ以下が望ましく、さらに望ましくは５０μｍ程度が望ましい。また、フィルム２０の機械的強度を維持するために、フィルム２０の厚さはある程度厚い方が望ましく、フィルム２０の厚さは、１５μｍ以上が望ましい。ただし、用いる固体粒子３１の径や、固体粒子３１の量と液体３２の量との比率等に基づく、第１凹部２１の深さｄ１、及び、第２凹部２２の深さｄ３等に基づいて、フィルム２０の厚さは適切に設定される。

また、第１凹部２１の底面からみたときの第２凹部２２の深さｄ３は、用いる固体粒子３１の径の平均値の２倍から３倍程度の深さとすることができる。例えば、固体粒子３１の径の平均値が１５μｍである場合は、第２凹部２２の深さｄ３は、２０μｍ〜５０μｍ程度に設定することができる。

また、第１主面２０ａからみたときの第１凹部２１の深さｄ１は、例えば、１０μｍ〜１００μｍとすることができる。

なお、固体粒子３１は、フィルム２０の第２凹部２２に、オンデマンドで配置されることができる。

また、フィルム２０の第２凹部２２及び第１凹部２１にそれぞれ固体粒子３１と液体３２とを配置する固体粒子層形成部７Ｓ及び液体層形成部７Ｌは、音響ヘッド部１０とは別体で配置されても良い。この場合には、例えば、固体粒子層形成部７Ｓ及び液体層形成部７Ｌによって、第２凹部２２及び第１凹部２１にそれぞれ固体粒子３１と液体３２とが配置されたフィルム２０をまず作製し、このフィルム２０を用いて、フィルム２０の第２主面２０ｂの側に音響ヘッド部１０を配置して、フィルム２０の第１凹部２１と第２凹部２２とに向けて音波を集束させても良い。このように、プリンティング装置１１０の固体粒子層形成部７Ｓ及び液体層形成部７Ｌは、音響ヘッド部１０とは別の位置に配置されていても良い。

なお、分散体３０の一部となる液体３２の粘度は、フィルム２０の第１主面２０ａ上で流れが生じない程度の粘度であることが好ましい。

また、第１主面２０ａの表面における液体３２に対する濡れ性と、第１凹部２１の側面及び底面の表面における液体３２に対する濡れ性と、を異ならせることで、液体３２が第１凹部２１の外に溢れ出ることを抑制することができる。すなわち、これにより、フィルム２０の第１主面２０ａにおける液体３２の流れを抑制できる。この場合には、用いる液体３２の粘度に対する要求を緩和できる。

また、第１凹部２１の側面及び底面の表面における液体３２に対する濡れ性と、第２凹部２２の側面及び底面の表面における液体３２に対する濡れ性と、を同一にすることで、液体３２の第２凹部２２への侵入を促し、第２凹部２２に配置された固体粒子３１の周辺に音波の伝達を妨げる空気層の発生を抑制することができる。

なお、固体粒子層均一化部７Ｓｂ及び液体層均一化部７Ｌｂとして用いられる例えばスクレーパには、フィルム２０との摩擦が小さい、金属、ゴム及び樹脂等を用いることができる。これにより、固体粒子層形成部７Ｓ及び液体層形成部７Ｌの動作を安定化させることができる。

なお、固体粒子層均一化部７Ｓｂによって、過剰に供給された固体粒子３１を回収して、固体粒子３１を再利用することもできる。また、液体層均一化部７Ｌｂによって、過剰に供給された液体３２を回収して、液体３２を再利用することもできる。この時、回収された固体粒子３１及び液体３２に関して、例えば、攪拌、添加剤追加、凝集物濾過、及び、不純物濾過等の各種の処理を行っても良い。また、固体粒子３１及び液体３２に、新しい固体粒子３１及び新しい液体３２の少なくともいずれかを添加する方法を適用しても良い。

図３は、本発明の実施形態に係る別のプリンティング装置の構成を例示する模式的平面図である。
すなわち、同図（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る別のプリンティング装置１１１〜１１４におけるフィルム２０の構成を例示しており、図１（ｃ）の矢印Ｃに相当する方向からみたときの模式的平面図である。

図３（ａ）に表したように、プリンティング装置１１１においては、フィルム２０の第１凹部２１及び第２凹部２２は、Ｘ軸方向に沿った帯状の形状を有している。なお、このような形状は、例えば、ローラの円周に沿う第１凸部と、第１凸部の頂部に設けられた円周に沿う第２凸部と、を有するローラを用いて、フィルム２０の母体となる材料をローラの第１凸部と第２凸部とで加圧しながらフィルム２０を成形することで、フィルム２０に第１凹部２１及び第２凹部２２となる溝を連続的に形成することで作製できる。

図３（ｂ）及び（ｃ）に表したように、プリンティング装置１１２及び１１３においては、フィルム２０の第１凹部２１は、Ｘ軸方向に沿った帯状の形状を有しているが、第２凹部２２は、不連続な形状で第１凹部２１の底面に配置されている。そして、プリンティング装置１１２においては、第２凹部２２は、略方形の平面パターン形状を有しており、プリンティング装置１１３においては、第２凹部２２は、円形の平面パターン形状を有している。なお、このような形状は、例えば、ローラの円周に沿う第１凸部と、第１凸部の頂部に離散的に設けられた第２凸部と、を有するローラを用いて、フィルム２０の母体となる材料をローラの第１凸部と第２凸部とで加圧しながらフィルム２０を成形することで、フィルム２０に、連続的な第１凹部２１と、離散的な第２凹部２２を形成することで作製できる。

図３（ｄ）に表したように、プリンティング装置１１４においては、フィルム２０の第１凹部２１及び第２凹部２２は、不連続に配置されている。なお、このような形状は、例えば、ローラの円周に離散的に設けられた第１凸部と、第１凸部の頂部に設けられた第２凸部と、を有するローラを用いて、フィルム２０の母体となる材料をローラの第１凸部と第２凸部とで加圧しながらフィルム２０を成形することで、フィルム２０に、離散的な第１凹部２１及び第２凹部２２を形成することで作製できる。

なお、これらプリンティング装置１１１〜１１４の場合も、第２凹部２２のＹ軸方向に沿った幅ｗ２は、音波集束領域１８のＹ軸方向に沿った幅ｗ３よりも小さく設定することが望ましい。また、第１凹部２１のＹ軸方向に沿った幅ｗ１は、音波集束領域１８のＹ軸方向に沿った幅ｗ３よりも大きく設定することが望ましい。

図４は、本発明の実施形態に係る別のプリンティング装置の構成を例示する模式的平面図である。
すなわち、同図（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る別のプリンティング装置１１５及び１１６におけるフィルム２０の構成を例示しており、図１（ｃ）の矢印Ｃに相当する方向からみたときの模式的平面図である。

図４（ａ）に表したように、プリンティング装置１１５においては、フィルム２０に、２つの第１凹部、すなわち、第１凹部２１ａ及び第１凹部２１ｂが設けられている。そして、第１凹部２１ａの底面に第２凹部２２ａが設けられ、第１凹部２１ｂの底面に第２凹部２２ｂが設けられている。このように、フィルム２０には、複数の第１凹部（例えば第１凹部２１ａ及び第１凹部２１ｂ）を設けることができ、複数の第１凹部のそれぞれに、第２凹部を設けることができる。

図４（ｂ）に表したように、プリンティング装置１１６においては、フィルム２０に、１つの第１凹部２１が設けられ、第１凹部２１の底面に２つの第２凹部、すなわち、第２凹部２２ａ及び第２凹部２２ｂが設けられている。このように、１つの第１凹部２１の底面に複数の第２凹部（例えば第２凹部２２ａ及び第２凹部２２ｂ）を設けることができる。

なお、プリンティング装置１１５及び１１６においては、例えば、第２凹部２２ａ及び２２ｂのそれぞれの位置に対応させて、音波集束領域１８ａ及び１８ｂが配置されている。すなわち、この場合は、例えば、音響ヘッド部１０は、Ｙ軸方向に沿って配列した複数の音響素子１１ｅを有しており、これにより、複数の音波集束領域（音波集束領域１８ａ及び１８ｂ）を形成することができる。このように、複数の音響素子１１ｅを設け、複数の音波集束領域１８を形成することで、分散体３０の吐出の効率が向上し、プリントの効率が向上する。

なお、プリンティング装置１１５及び１１６においては、第１凹部と第２凹部との両方がＸ軸方向に延在する帯状の形状を有しているが、プリンティング装置１１２〜１１４に関して説明したように、第１凹部及び第２凹部の少なくともいずれかが離散的に設けられており、離散的な第１凹部及び第２凹部が、フィルム２０の第１主面２０ａに複数設けられていても良い。

なお、一般のインクジェットプリンティング装置においては、液体インクの溶媒の蒸発や揮発によるインクの濃縮等に起因してノズルの目詰まりが発生し、液滴の吐出に支障を生じる問題が生じるが、本実施形態に係る上記のプリンティング装置は、ノズルを用いないため、この問題が発生しないという特徴も有する。特に、工業分野への応用では、種々の固体粒子を含有する分散体を用いることが多いため、特にこの特徴は有益である。
そして、使用できる分散体３０に対する制約も少ない。

また、フィルム２０を用いて分散体３０となる固体粒子３１と液体３２とを供給するため、厚みの整ったインク層を形成することができ、フィルム２０に対する音響ヘッド部１０の位置の調整精度が緩和される特徴もある。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、プリンティング装置を構成する音響ヘッド部、音波発生部、音波集束部、音波伝達部、音響素子、電極、駆動回路、フィルム、固体粒子層形成部、液体層形成部等、各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述したプリンティング装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのプリンティング装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明によれば、固体粒子を含む分散体を吐出させる場合において、吐出液滴に含まれる固体粒子量を均一にでき、均一にプリントできるプリンティング装置が提供される。

７Ｓ…固体粒子層形成部、
７Ｓａ…固体粒子供給部、
７Ｓｂ…固体粒子層均一化部、
７Ｌ…液体層形成部、
７Ｌａ…液体供給部、
７Ｌｂ…液体層均一化部、
１０…音響ヘッド部、
１１…音波発生部、
１１ａ…圧電体、
１１ｂ、１１ｃ…電極、
１１ｅ…音響素子、
１２…音波集束部、
１３…音波伝達部、
１４…駆動回路、
１８、１８ａ、１８ｂ…音波集束領域、
２０…フィルム、
２０ａ…第１主面、
２０ｂ…第２主面、
２１、２１ａ、２１ｂ…第１凹部、
２２、２２ａ、２２ｂ…第２凹部、
３０…分散体、
３１…固体粒子、
３１ａ…固体粒子層、
３２…液体、
３２ａ…液体層、
３３…液滴、
４０…被プリント材、
１１０〜１１６…プリンティング装置、
ｄ１〜ｄ３…深さ、
ｗ１〜ｗ３…幅

Claims (5)

1. 固体粒子と液体とを含む分散体を吐出するプリンティング装置であって、
   前記液体を収容する第１凹部と、
   前記第１凹部の底面に設けられ、前記固体粒子を収容する第２凹部と、
   が設けられた第１主面と、
   前記第１主面とは反対の側の第２主面と、
   を有するフィルムと、
   前記第２主面の側から前記第１凹部と前記第２凹部とに向けて音波を集束させる音響ヘッド部と、
   を備えたことを特徴とするプリンティング装置。
2. 前記第２凹部に前記固体粒子を配置する固体粒子層形成部と、
   前記第１凹部に前記液体を配置する液体層形成部と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のプリンティング装置。
3. 前記固体粒子層形成部が前記第２凹部に前記固体粒子を配置した後に、前記液体層形成部は、前記第１凹部に前記液体を配置することを特徴とする請求項２記載のプリンティング装置。
4. 前記フィルムと前記音響ヘッド部との相対的位置は、前記第２主面に対して平行な面内で変化され、
   前記第２凹部の、前記相対的位置の変化の第１方向に対して垂直な第２方向に沿った幅は、前記第１主面において前記音波が集束される音波集束領域の、前記第２方向に沿った幅よりも小さいことを特徴とする請求項３記載のプリンティング装置。
5. 前記第１凹部の、前記第２方向に沿った幅は、前記音波集束領域の、前記第２方向に沿った前記幅よりも大きいことを特徴とする請求項４記載のプリンティング装置。

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