JP6802519B2 - 流動性材料吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、流動性材料吐出装置に関する。

従来から、流動性材料を材料室に供給し、材料室内においてピストンを駆動させることにより材料室に形成された吐出口から流動性材料を吐出する流動性材料吐出装置が使用されている。
例えば、特許文献１には、液体を液室に供給し、液室内においてピストンを駆動させることにより液室内に形成された吐出口から液体を吐出する液滴吐出装置（流動性材料吐出装置）が開示されている。

ＷＯ２００８/１０８０９７号公報

近年、流動性材料吐出装置は、様々な種類の流動性材料を吐出することがユーザーに要求されている。例えば、流動性材料吐出装置を用いて三次元造形物を造形する場合が有り、このような場合、様々な物性の流動性材料や様々な三次元造形物の構成材料を含む流動性材料が使用される。そして、適正に吐出するためには、流動性材料の種類により、ピストンの駆動条件、適正なピストン（ピストン径、大きさ、形状、材料など）、適正な材料室（形状、吐出口の開口面積、材料など）などが変わってくる。このため、流動性材料の種類に基づいて適正に吐出することが可能な流動性材料吐出装置がユーザーから要求されている。

そこで、本発明の目的は、流動性材料の種類に基づいて適正に吐出することである。

上記課題を解決するための本発明の第１の態様の流動性材料吐出装置は、流動性材料を収容するカートリッジのセット部と、前記流動性材料が供給される材料室と、前記材料室の一部を形成するとともに吐出口を有する弁座と、前記材料室内で前記吐出口に向かう方向と離れる方向とに移動可能なピストンと、前記ピストンの駆動部と、を備え、前記カートリッジは脱着可能であるとともに、前記カートリッジとして異なる流動性材料を収容する複数のカートリッジを使用可能であり、前記弁座及び前記ピストンの少なくとも一方は脱着可能な脱着可能部材であるとともに、前記脱着可能部材として異なる構造の複数の脱着可能部材を使用可能であり、各々の前記脱着可能部材には、対応する構造の構造情報提供部が設けられ、各々の前記カートリッジに設けられた対応する流動性材料の材料情報提供部及び前記構造情報提供部の情報を読み取る情報読取部を備えることを特徴とする。

本態様によれば、材料室の一部を形成し吐出口を有する弁座及びピストンの少なくとも一方である脱着可能部材は脱着可能であり、情報読取部により流動性材料の情報及び脱着可能部材の情報を読み取り可能になっている。このため、情報読取部により読み取られた情報に基づいて、ピストンの駆動条件を設定することや、適正な弁座及びピストンをユーザーに報知する（例えば取り付けられた弁座及びピストンが適正か否かの報知など）ことなどが可能になる。したがって、流動性材料の種類に基づいて適正に吐出することが可能になる。

本発明の第２の態様の流動性材料吐出装置は、前記第１の態様において、前記弁座及び前記ピストンは共に脱着可能な脱着可能部材であることを特徴とする。

本態様によれば、弁座及びピストンが共に脱着可能な脱着可能部材であるため、弁座とピストンとの両方を個別に適正なものに変更可能である。このため、特に効果的に、流動性材料の種類に基づいて適正に吐出することが可能になる。

本発明の第３の態様の流動性材料吐出装置は、前記第１又は第２の態様において、前記情報読取部の読み取り結果に基づいて前記駆動部の駆動を制御する制御部を備えることを特徴とする。

本態様によれば、情報読取部の読み取り結果に基づいて駆動部の駆動を制御する制御部を備えるので、自動で簡単に、ピストンの駆動条件などを設定可能である。
なお、「情報読取部の読み取り結果に基づいて駆動部の駆動を制御する」とは、例えば、取り付けられた弁座及びピストンが適正ではないと制御部が判断した場合に、該判断結果をユーザーに報知することやピストンの駆動を停止することなどを含む意味である。

本発明の第４の態様の流動性材料吐出装置は、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記制御部の制御内容を報知する報知部を備えることを特徴とする。

本態様によれば、報知部により制御部の制御内容をユーザーに報知することができる。
なお、「制御内容」とは、ピストンの駆動条件、流動性材料の種類（物性や含有する粒子の種類など）に関する情報、ピストンや弁座の構造（ピストン径、並びに、各々の大きさ、各々の形状、各々の材料など）に関する情報、取り付けられた弁座及びピストンが適正ではないと制御部が判断した場合の該判断結果、などを含む意味である。

本発明の第５の態様の流動性材料吐出装置は、前記第３又は第４の態様において、前記駆動部が前記ピストンを前記弁座に対して離れている位置から前記弁座に接触させさらに前記ピストンを前記吐出口に向かう方向に移動させて前記ピストンを前記弁座に摺動させることで、前記吐出口から前記流動性材料を吐出する構成であり、前記制御部は、前記流動性材料に粒子が含まれる場合、前記ピストン及び前記弁座が接触する各々の摺動面が前記粒子よりもビッカーズ硬度が高ければ前記ピストンの駆動を開始し低ければ前記ピストンの駆動を停止することを特徴とする。

単にピストンを材料室で駆動（吐出口に向かう方向に移動）させるのではなく該ピストンを弁座に摺動させて駆動することで、効果的にピストンの駆動力を材料室内で流動性材料に伝えることができ安定的に吐出することができる。そして、このような構成では摺動面が流動性材料に含まれる粒子により摩耗することが考えられるが、本態様によれば、流動性材料に粒子が含まれる場合、ピストン及び弁座が接触する各々の摺動面が該粒子よりもビッカーズ硬度が高ければピストンの駆動を開始し低ければピストンの駆動を停止するので、摺動面の摩耗を抑制し、安定的に長期間吐出することを可能にする。

本発明の実施例１に係る流動性材料吐出装置の構成を表す概略構成図。 本発明の実施例１に係る流動性材料吐出装置のブロック図。 本発明の実施例１に係る流動性材料吐出装置の要部を表す概略構成図。 本発明の実施例１に係る流動性材料吐出装置の要部を表す概略構成図。 本発明の実施例１に係る流動性材料吐出装置の要部を表す概略構成図。 本発明の実施例２に係る流動性材料吐出装置の構成を表す概略構成図。

以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。

［実施例１］（図１〜図５）
最初に、本発明の実施例１に係る流動性材料吐出装置（三次元造形物の製造装置）の概要について説明する。
図１は本実施例に係る流動性材料吐出装置１の構成を示す概略構成図である。
なお、本実施例の流動性材料吐出装置１は三次元造形物の製造装置であるが、流動性材料Ｍ（図３〜図５参照）を吐出する装置であれば三次元造形物の製造装置に限定されない。例えば、シート状の被記録媒体に画像の記録を行うインクジェット記録装置などであってもよい。

本実施例の流動性材料吐出装置１は、三次元造形物の構成材料である流動性材料Ｍを収容したカートリッジ１０とチューブ４を介して接続される円筒状の基部５と、基部５の内部に一方側の端部５ａ側から通されて配置されるピストン３と、基部５の他方側の端部５ｂ側に接続される弁座８と、を備えている。

ここで、弁座８は、内部に円錐状の空間が形成された円錐状をしており、先端部８ａに該空間と繋がる吐出口９が形成され、底面側端部８ｂが基部５の端部５ｂと接続されている。なお、該空間は、弁座８の内部に斜面８ｃが設けられることにより、形成されている。

また、本実施例の流動性材料吐出装置１は、ピストン３を基部５の内部において円筒の延びる方向である方向Ａに沿って移動させることが可能な、ピストン３の駆動部２としてのピエゾ素子２ａを備えている。
ピストン３は、凸部３ａを備え、凸部３ａを基準にして長く延設される側（先端部３ｂ側）を基部５の内部に挿入し、凸部３ａを基準にして短く延設される側（先端部３ｂとは反対側）がピエゾ素子２ａに接続されるようにセットされる。
このように所定位置にセットされたピストン３は、ピエゾ素子２ａに電圧が印加されるとピエゾ素子２ａが変形して方向Ｃ（方向Ａのうちの吐出口９に向かう方向である方向Ａ１）に押され、ピエゾ素子２ａへの電圧の印加が無くなるとピエゾ素子２ａが元の形に戻り図１で表される元の位置に戻る（方向Ａのうちの方向Ａ１とは反対方向である方向Ａ２に移動する）。

なお、基部５とピストン３との間にはシール部材としてのＯリング７が嵌められる。このため、基部５及び弁座８の内部とピストン３との間の空間には、カートリッジ１０から供給される流動性材料Ｍが収容される材料室６が形成される。詳細は後述するが、本実施例の流動性材料吐出装置１は、材料室６に流動性材料Ｍを収容した状態でピストン３を駆動する（方向Ａ１及び方向Ａ２に往復移動させる）ことで、吐出口９から液滴Ｌ（図４及び図５参照）を吐出する。そして、吐出口９から流動性材料Ｍの液滴Ｌを吐出する際、単にピストン３を吐出口９に向けて移動させるだけではなく、ピストン３と弁座８とを摺動面１５で摺動させる（ピストン３の摺動面１５ａと弁座８の摺動面１５ｂとを摺動させる）ことを特徴としている。

また、本実施例の流動性材料吐出装置１は、吐出口９と対向する位置に、吐出口９から吐出された流動性材料Ｍの液滴Ｌを受けるステージ１７が形成されている。ステージ１７は方向Ａと交差する方向（直交する方向）に沿って移動可能であるとともに方向Ａに沿って移動可能である。このため、吐出口９から流動性材料Ｍの液滴Ｌを吐出させつつステージ１７を移動することによって、ステージ１７上に所望の三次元造形物を形成可能になっている。

また、本実施例の流動性材料吐出装置１は、カートリッジ１０、ピストン３及び弁座８が脱着可能に構成されており、異なる流動性材料Ｍを収容する複数のカートリッジ１０、異なる構造の複数のピストン３及び弁座８を使用可能な構成になっている。そして、カートリッジ１０には対応する流動性材料Ｍの材料情報提供部としてのチップ１３ｃ、ピストン３及び弁座８には対応する構造の構造情報提供部としてのチップ１３ａ及び１３ｂが設けられている。

次に、本実施例の流動性材料吐出装置１における電気的な構成について説明する。
図２は、本実施例の流動性材料吐出装置１のブロック図である。
制御部１９には、流動性材料吐出装置１の全体の制御を司るＣＰＵ２０が設けられている。ＣＰＵ２０は、システムバス２１を介して、ＣＰＵ２０が実行する各種制御プログラム等を格納したＲＯＭ２２と、データを一時的に格納可能なＲＡＭ２３と、に接続されている。

また、ＣＰＵ２０は、システムバス２１を介して、ピエゾ素子２ａを駆動するための吐出部駆動部２４と接続されている。
また、ＣＰＵ２０は、システムバス２１を介して、モーター駆動部２５と接続されている。そして、モーター駆動部２５は、ステージ１７を移動させるためのステージ移動モーター２６、カートリッジ１０から流動性材料Ｍを材料室６に供給するために設けられた材料供給モーター２７、と接続されている。
さらに、ＣＰＵ２０は、システムバス２１を介して、入出力部２８と接続されている。そして、入出力部２８は、チップ１３ａ、１３ｂ及び１３ｃの情報を読み取る情報読取部としてのセンサー１４ａ、１４ｂ及び１４ｃと、センサー１４ａ、１４ｂ及び１４ｃで読み取った情報をユーザーに報知する（表示する）ことが可能な表示パネル１８と、不図示のモニターなどを有しデータ及び信号の送受信を行うためのＰＣ２９と、接続されている。
制御部１９は、このような構成により流動性材料吐出装置１の全体を制御する。

上記のように、本実施例の流動性材料吐出装置１は、流動性材料Ｍを収容するカートリッジ１０のセット部３０と、流動性材料Ｍが供給される材料室６と、材料室６の一部を形成するとともに吐出口を有する弁座８と、材料室６内で吐出口９に向かう方向Ａ１と離れる方向Ａ２とに移動可能なピストン３と、ピストン３の駆動部２と、を備えている。また、カートリッジ１０は脱着可能であるとともに、カートリッジ１０として異なる流動性材料Ｍを収容する複数のカートリッジ１０を使用可能である。また、弁座８及びピストン３の少なくとも一方（本実施例では弁座８及びピストン３の両方）は脱着可能な脱着可能部材であるとともに、脱着可能部材として異なる構造の複数の脱着可能部材を使用可能である。また、各々のカートリッジ１０には、対応する流動性材料Ｍのチップ１３ｃが設けられ、各々の脱着可能部材（弁座８及びピストン３）には、対応する構造のチップ１３ａ及び１３ｂが設けられている。そして、チップ１３ｃ、チップ１３ａ及び１３ｂの情報を読み取るセンサー１４ａ、１４ｂ及び１４ｃを備えている。
このように、本実施例の流動性材料吐出装置１は、材料室６の一部を形成し吐出口９を有する弁座８及びピストン３の少なくとも一方は、脱着可能であり、すなわち脱着可能部材である。そして、センサー１４ａ、１４ｂ及び１４ｃにより流動性材料Ｍの情報及び脱着可能部材の情報を読み取り可能になっている。このため、センサー１４ａ、１４ｂ及び１４ｃにより読み取られた情報に基づいて、ピストン３の駆動条件を設定することや、適正な弁座８及びピストン３をユーザーに報知する（例えば取り付けられた弁座８及びピストン３が適正か否かを表示パネル１８及びＰＣ２９のモニターなどに報知する）ことなどが可能になっている。したがって、本実施例の流動性材料吐出装置１は、流動性材料Ｍの種類に基づいて適正に吐出することが可能な構成になっている。
なお、本実施例の構造情報提供部はチップ１３ａ及び１３ｂであり、材料情報提供部はチップ１３ｃであり、それらの情報読取部はセンサー１４ａ、１４ｂ及び１４ｃであるが、このような構成に限定されない。例えば、構造情報提供部及び材料情報提供部として各情報を文字などで記載し、情報読取部として該文字の読取機構を設ける構成してもよい。

特に、本実施例の流動性材料吐出装置１は、弁座８及びピストン３は共に脱着可能な脱着可能部材であるため、弁座８とピストン３との両方を個別に適正なものに変更可能である。このため、特に効果的に、流動性材料Ｍの種類に基づいて適正に吐出することが可能になっている。

また、上記のように、本実施例の流動性材料吐出装置１は制御部１９を備えており、制御部１９は、センサー１４ａ、１４ｂ及び１４ｃの読み取り結果に基づいて駆動部２の駆動を制御することが可能である。このため、本実施例の流動性材料吐出装置１は、自動で簡単に、ピストン３の駆動条件などを設定可能な構成になっている。
なお、「センサー１４ａ、１４ｂ及び１４ｃの読み取り結果に基づいて駆動部２の駆動を制御する」とは、例えば、取り付けられた弁座８及びピストン３が適正ではないと制御部１９が判断した場合に、該判断結果をユーザーに報知することやピストンの駆動を停止することなどを含む意味である。

以下の表１に、取り付けられた弁座８及びピストン３が適正であるか否かの判断例を示す。本実施例の流動性材料吐出装置１は、弁座８及びピストン３として、摺動面１５（ピストン３の摺動面１５ａ及び弁座８の摺動面１５ｂ）の材質がタングステンカーバイド（ＷＣ：ビッカーズ硬度１７００〜２０５０程度）のものと、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ：ビッカーズ硬度７０００〜１５３００程度）のものと、を使用可能である。そして、流動性材料Ｍとして、銅（Ｃｕ：ビッカーズ硬度〜４００程度）粒子、ステンレス（ＳＵＳ：ビッカーズ硬度２００〜４００程度）粒子、２酸化ケイ素（ＳｉＯ_２：ビッカーズ硬度１１００程度）粒子又はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３：ビッカーズ硬度２３００程度）粒子を含むものを使用可能である。そこで、制御部１９は、以下の表１に従って、取り付けられた弁座８及びピストン３が適正である場合はＯＫ、取り付けられた弁座８及びピストン３が適正でない場合はＮＧ、と、表示パネル１８及びＰＣ２９のモニターに表示させることができる。

また、上記のように、本実施例の流動性材料吐出装置１は、制御部１９の制御内容を報知する報知部としての表示パネル１８を備えている。このため、本実施例の流動性材料吐出装置１は、表１の表示例に従う内容や、取り付けられた弁座８及びピストン３が適正である場合におけるピストン３の駆動条件など、制御部１９の制御内容をユーザーに報知することができる構成になっている。
なお、「制御内容」とは、ピストン３の駆動条件、流動性材料Ｍの種類（物性や含有する粒子の種類など）に関する情報、ピストン３や弁座８の構造（ピストン径１６、並びに、各々の大きさ、斜面８ｃの角度など各々の形状、各々の材料など）に関する情報、取り付けられた弁座８及びピストン３が適正ではないと制御部１９が判断した場合の該判断結果、などを含む意味である。

また、本実施例の流動性材料吐出装置１は、駆動部２がピストン３を弁座８に対して離れている位置から弁座８に接触させさらにピストン３を吐出口９に向かう方向Ａ１に移動させてピストン３を弁座８に摺動させることで、吐出口９から流動性材料Ｍを吐出する構成である。そして、制御部１９は、流動性材料Ｍに粒子が含まれる場合、ピストン３及び弁座８が接触する各々の摺動面１５が該粒子よりもビッカーズ硬度が高ければ（表１のＯＫに対応）ピストン３の駆動を開始し低ければ（表１のＮＧに対応する）ピストン３の駆動を停止するよう制御することができる。
単にピストン３を材料室６で駆動（吐出口９に向かう方向Ａ１に移動）させるのではなく該ピストン３を弁座８に摺動させて駆動することで、効果的にピストン３の駆動力を材料室６内で流動性材料Ｍに伝えることができ安定的に吐出することができる。そして、このような構成では摺動面１５が流動性材料Ｍに含まれる粒子により摩耗することが考えられるが、本実施例の流動性材料吐出装置１では、流動性材料Ｍに粒子が含まれる場合、ピストン３及び弁座８が接触する各々の摺動面１５が該粒子よりもビッカーズ硬度が高ければピストン３の駆動を開始し低ければピストン３の駆動を停止することができるので、摺動面１５の摩耗を抑制し、安定的に長期間吐出することを可能にする。

次に、流動性材料Ｍを吐出する際の材料室６内におけるピストン３の駆動について詳細に説明する。
図３から図５は、流動性材料吐出装置１の要部を表す概略構成図であり、流動性材料Ｍを材料室６に供給（充填）した状態を表している。このうち、図３は、ピストン３が弁座８に対して離れている位置（図１と同様の位置）にある状態を表している。また、図４は、図３で表される位置からピストン３を吐出口９に向かう方向Ａ１に移動させて、ピストン３が弁座８の摺動開始位置１１に接触した状態を表している。また、図５は、図４で表される位置からさらにピストン３を吐出口９に向かう方向Ａ１に移動させて、ピストン３を弁座８の摺動終了位置１２まで摺動させた状態を表している。なお、接触はピストン３が極微小な距離を保って接触（例えば、流動性材料Ｍに含まれる粒子を介して接触）することを含む。

本実施例の流動性材料吐出装置１は、駆動部２により、ピストン３を、弁座８から離れている状態（図３）から、弁座８の摺動開始位置１１に接触した状態（図４）を介し、弁座８の摺動終了位置１２まで摺動させた状態（図５）に移動させることで、流動性材料Ｍの液滴Ｌを吐出する構成である。そして、ピストン３を弁座８から離れている状態（図３）に戻し、図３で表される状態から図５で表される状態への状態変化（ピストン３の移動）を繰り返すことで、連続的に流動性材料Ｍの液滴Ｌを吐出する。

詳細には、図３の状態から図４の状態になると、ピストン３が摺動開始位置１１に接触することに伴い、該摺動開始位置１１が分水嶺となり、該摺動開始位置１１の両側に流動性材料Ｍが押される。そして、その流動性材料Ｍが押される力に伴って吐出口９に液滴Ｌが形成される。なお、摺動はピストン３が極微小な距離を保って移動（例えば、流動性材料Ｍに含まれる粒子を介して摺動方向Ｂに移動）することを含む。

そして、図４の状態から図５の状態になると、ピストン３が摺動開始位置１１から摺動終了位置１２まで摺動方向Ｂに摺動されることでさらに流動性材料Ｍが押され、吐出口９に形成された液滴Ｌが該吐出口９から切り離されるとともに方向Ａ１に吐出される。

なお、本実施例の流動性材料吐出装置１は、このように液滴Ｌを吐出口９から連続的に吐出させるとともにステージ１７を方向Ａと交差する方向に移動させてステージ１７に１層目の三次元造形物の積層体を形成する。そして、該１層目の三次元造形物の積層体が形成されると、ステージ１７を方向Ａ１に１層分移動させ、続けて該１層目の三次元造形物の積層体上に２層目の三次元造形物の積層体を形成する。さらに、同様に、３層目、４層目、…と所望の三次元造形物の積層体が形成されるまで同様の動作を繰り返すことで、所望の三次元造形物を形成する。

なお、上記のように、本実施例の流動性材料吐出装置１は、金属粒子及びセラミックス粒子の少なくとも一方の粒子を含む流動性材料Ｍが供給される材料室６と、材料室６の一部を形成するとともに吐出口９を有する弁座８と、材料室６内で吐出口９に向かう方向Ａ１と離れる方向Ａ２とに移動可能なピストン３と、ピストン３の駆動部２と、を備えている。
そして、図３から図５で表されるように、駆動部２がピストン３を弁座８に対して離れている位置（図３）から弁座８に接触させ（図４）さらにピストン３を吐出口９に向かう方向Ａ１に移動させてピストン３を弁座８に摺動させる（図５）ことで、吐出口９から流動性材料Ｍを吐出する構成である。
そして、表１のＯＫで表される組み合わせでカートリッジ１０、ピストン３及び弁座８を組み合わせて使用することで、ピストン３及び弁座８が接触する各々の摺動面１５は、流動性材料Ｍに含まれる粒子よりもビッカーズ硬度が高くなるようにすることができる。
本実施例の流動性材料吐出装置１は、単にピストン３を材料室６で駆動（吐出口９に向かう方向Ａ１に移動）させるのではなく該ピストン３を弁座８に摺動させて駆動することで、効果的にピストン３の駆動力を材料室６内で流動性材料Ｍに伝えることができ安定的に吐出することができる。そして、このような構成では摺動面１５が流動性材料Ｍに含まれる粒子により摩耗することが考えられるが、摺動面１５を流動性材料Ｍに含まれる粒子よりもビッカーズ硬度が高くなるよう構成することで摩耗を抑制し、安定的に長期間吐出することを可能にしている。すなわち、金属粒子やセラミックス粒子などのビッカーズ硬度が高い粒子を含む流動性材料Ｍを安定的に長期間吐出することができるようにしている。さらには、摺動面１５の摩耗を抑制することで、流動性材料Ｍに摺動面１５の構成材料が混ざる（流動性材料Ｍが不純物で汚染される）と言うことも併せて抑制している。

ここで、本実施例の摺動面１５は、摺動面１５ａ及び１５ｂ共に、ダイヤモンドライクカーボンで形成されている。このように、摺動面１５はビッカーズ硬度が特に高いダイヤモンドライクカーボンで形成されているので、特に効果的に、金属粒子やセラミックス粒子などのビッカーズ硬度が高い粒子を含む流動性材料Ｍを安定的に長期間吐出することができる。
なお、ダイヤモンドライクカーボンはビッカーズ硬度が特に高いので、流動性材料Ｍに含有されている粒子の材料が不明である場合でも、一般的に摺動面１５のビッカーズ硬度の方が該粒子よりも高くなるので、流動性材料Ｍに含有されている粒子をユーザーが認識しなくても流動性材料Ｍを安定的に長期間吐出することができる。

また、詳細には、本実施例の摺動面１５は、摺動面１５ａ及び１５ｂ共に、厚さ２００ｎｍ以上のダイヤモンドライクカーボン膜で形成されている。
ダイヤモンドライクカーボン膜は、２００ｎｍ以上の厚さとすることでピンホールの発生を抑制できる。すなわち、本実施例の流動性材料吐出装置１は、本実施例の摺動面１５のダイヤモンドライクカーボン膜を２００ｎｍ以上の厚さとすることで、ピンホールを起点として該ダイヤモンドライクカーボン膜が剥がれるということを抑制している。このため、本実施例の流動性材料吐出装置１は、特に効果的に、金属粒子やセラミックス粒子などのビッカーズ硬度が高い粒子を含む流動性材料Ｍを安定的に長期間吐出することができる構成になっている。

なお、ダイヤモンドライクカーボンの構成には特に限定は無く、水素を含んでないもののほか、所定の割合で水素を含有するものを使用することも可能である。ただし、水素の含有量が少ないものの方が好ましい。また、ダイヤモンドライクカーボンはｓｐ^２軌道及びｓｐ^３軌道の混成軌道のアモルファス構造をしているが、ビッカーズ硬度がより高くなるという観点からｓｐ^３軌道の割合が高いものの方が好ましい。
さらに、本実施例の摺動面１５のダイヤモンドライクカーボン膜は、積層構造となっているが、表面側の層よりも内側の層をビッカーズ硬度が高くなるように構成することで、該ダイヤモンドライクカーボン膜の欠損や剥離を効果的に抑制することができる。

また、摺動面１５だけでなく、流動性材料Ｍと接触する該流動性材料Ｍの流動経路を構成する部品も、流動性材料Ｍに含まれる粒子よりも高いビッカーズ硬度となるように構成することで、摺動面１５だけでなくこのような部品が摩耗することも抑制できる。
ここで「流動性材料Ｍの流動経路を構成する部品」とは、流動性材料Ｍと接触可能性がある部品すべてを意味し、例えば、カートリッジ１０の内面、チューブ４、基部５の内面、弁座８の斜面８ｃ全体、吐出口９（斜面８ｃから吐出口９に至るノズル全体を含む）などが挙げられる。

また、摺動面１５は、流動性材料Ｍに含まれる粒子のうちの最高硬度の粒子よりもビッカーズ硬度が５００以上高くなるよう構成することが好ましい。特に効果的に、金属粒子やセラミックス粒子などのビッカーズ硬度が高い粒子を含む流動性材料Ｍを安定的に長期間吐出することができるためである。
なお、本実施例の流動性材料吐出装置１は、上記表１で表されるように、カートリッジ１０、ピストン３及び弁座８が、流動性材料Ｍに含まれる粒子のうちの最高硬度の粒子よりもビッカーズ硬度が５００以上高くなる組み合わせの場合に、制御部１９は表示パネル１８などにＯＫと表示させる構成になっている。

［実施例２］（図６）
次に、実施例２の流動性材料吐出装置１について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図６は、実施例２の流動性材料吐出装置１の構成を表す概略構成図を表しており、実施例１の流動性材料吐出装置１の図１に対応する図である。
なお、本実施例の流動性材料吐出装置１は、駆動部２の構成以外は実施例１の流動性材料吐出装置１と同様の構成であり、実施例１の流動性材料吐出装置１と同じ構成部材は同じ符号で表している。

実施例１の駆動部２は、ピエゾ素子２ａで構成されており、ピエゾ素子２ａに電圧を印加することでピエゾ素子２ａを方向Ａ１に変形させてピストン３を方向Ａ１に押す構成であった。
一方、本実施例の駆動部２は、ピエゾ素子２ｂと棒状部２ｃとで構成されている。ここで、棒状部２ｃは回転軸２ｄを備え、回転軸２ｄに対して一方側２ｅの下部がピエゾ素子２ｂと接触し他方側２ｆの下部がピストン３と接触するよう配置される。そして、ピエゾ素子２ｂに電圧を印加することでピエゾ素子２ｂを方向Ｄ１（方向Ａ２）に変形させて一方側２ｅを上側に押すとともに、てこの原理（一方側２ｅとピエゾ素子２ｂとの接点が力点、回転軸２ｄが支点、他方側２ｆとピストン３との接点が作用点）によりピストン３を方向Ｄ２（方向Ａ１）に押す構成である。

なお、本実施例の駆動部２（ピエゾ素子２ｂ及び棒状部２ｃ）はピストン３に対して全体的に方向Ｅに移動可能であり、他方側２ｆのピストン３との接点（接触位置）を変えることでピストン３を方向Ｄ２に押す力（押す距離）を調整可能になっている。このため、効果的に、吐出口９から吐出させる液滴Ｌの大きさ（流動性材料Ｍの吐出量）を調整可能な構成になっている。
ただし、駆動部２の構成は実施例１及び２の構成に限定されない。例えば、ピエゾ素子２ａなどの代わりにバネと該バネの圧縮機構、エアー加圧制御機構などを備える構成としてもよい。

本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、ピストン３を方向Ａ１に押す構成としたが、ピストン３の偏心や加工精度により方向Ａ１と交差する方向に押されることがあるが、この場合でも接触、摺動による摩耗を抑制することができる。また、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１…流動性材料吐出装置、２…駆動部、２ａ…ピエゾ素子、２ｂ…ピエゾ素子、
２ｃ…棒状部、２ｄ…回転軸、２ｅ…棒状部２ｃの一方側、
２ｆ…棒状部２ｃの他方側、３…ピストン（脱着可能部材）、３ａ…凸部、
３ｂ…先端部、４…チューブ、５…基部、５ａ…一方側の端部、５ｂ…他方側の端部、
６…材料室、７…Ｏリング、８…弁座（脱着可能部材）、８ａ…先端部、
８ｂ…底面側端部、８ｃ…斜面、９…吐出口、１０…カートリッジ、
１１…摺動開始位置、１２…摺動終了位置、１３ａ…チップ（構造情報提供部）、
１３ｂ…チップ（構造情報提供部）、１３ｃ…チップ（材料情報提供部）、
１４ａ…センサー（情報読取部）、１４ｂ…センサー（情報読取部）、
１４ｃ…センサー（情報読取部）、１５…摺動面、１５ａ…ピストン３の摺動面、
１５ｂ…弁座８の摺動面、１６…ピストン径、１７…ステージ、１８…表示パネル、
１９…制御部、２０…ＣＰＵ、２１…システムバス、２２…ＲＯＭ、２３…ＲＡＭ、
２４…吐出部駆動部、２５…モーター駆動部、２６…ステージ移動モーター、
２７…材料供給モーター、２８…入出力部、２９…ＰＣ、３０…セット部、Ｌ…液滴、
Ｍ…流動性材料

Claims (3)

1. 流動性材料を収容するカートリッジのセット部と、
   前記流動性材料が供給される材料室と、
   前記材料室の一部を形成するとともに吐出口を有する弁座と、
   前記材料室内で前記吐出口に向かう方向と離れる方向とに移動可能なピストンと、
   前記ピストンの駆動部と、を備え、
   前記カートリッジは脱着可能であるとともに、前記カートリッジとして異なる流動性材料を収容する複数のカートリッジを使用可能であり、
   前記弁座及び前記ピストンの少なくとも一方は脱着可能な脱着可能部材であるとともに、前記脱着可能部材として異なる構造の複数の脱着可能部材を使用可能であり、
   各々の前記脱着可能部材には、対応する構造の構造情報提供部が設けられ、
   各々の前記カートリッジに設けられた対応する流動性材料の材料情報提供部及び前記構造情報提供部の情報を読み取る情報読取部を備え、
   前記情報読取部の読み取り結果に基づいて前記駆動部の駆動を制御する制御部を備え、
   前記駆動部が前記ピストンを前記弁座に対して離れている位置から前記弁座に接触させさらに前記ピストンを前記吐出口に向かう方向に移動させて前記ピストンを前記弁座に摺動させることで、前記吐出口から前記流動性材料を吐出する構成であり、
   前記制御部は、前記流動性材料に粒子が含まれる場合、前記ピストン及び前記弁座が接触する各々の摺動面が前記粒子よりもビッカーズ硬度が高ければ前記ピストンの駆動を開始し低ければ前記ピストンの駆動を停止することを特徴とする流動性材料吐出装置。
2. 請求項１に記載された流動性材料吐出装置において、
   前記弁座及び前記ピストンは共に脱着可能な脱着可能部材であることを特徴とする流動性材料吐出装置。
3. 請求項１または２に記載された流動性材料吐出装置において、
   前記制御部の制御内容を報知する報知部を備えることを特徴とする流動性材料吐出装置。

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