JP7257078B1 - ノズルプレートおよび液体吐出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1、図2は、本発明の一実施形態の液体吐出装置10を示す。液体吐出装置10は、液体を加圧することにより液体を吐出するものであり、加圧部11と、加圧部11の下端に設けられるノズルプレート20とを備えている。液体吐出装置10は、吐出する液体を供給するための液体供給部100に接続されている。以下の説明では、ノズルプレート20の吐出流路22cの軸方向、すなわち液体が吐出される方向を図1における上下方向とし、上下方向に直交する方向を左右方向としているが、液体吐出装置10は必ずしも現実の上下方向(鉛直方向)に沿って液体が吐出されてなくてもよい。また、図1~図11は説明のために用いられるものであり、実際の寸法や形状を示すものではない。
液体供給部100は、異なる種類の液体をそれぞれ貯留する複数の(本実施形態では2つの)シリンジ101A、101Bと、シリンジ101A、101Bに空圧を供給するエアコンプレッサ等の空圧供給源(図示せず)とが、電磁バルブ(図示せず)を介して接続されたものである。電磁バルブが開かれると、空圧供給源からシリンジ101A、101B内に所定の空圧が供給されて液体が押し出され、液体吐出装置10に供給される。空圧供給源および電磁バルブはシリンジ101A、101Bそれぞれに設けられて、シリンジ101A、101Bの動作が別々に制御されてもよく、一つの空圧供給源および電磁バルブでシリンジ101A、101Bの動作が制御されてもよい。液体供給管105は、一端が二股に分岐して各分岐管にシリンジ101A、101Bが接続され、他端に液体吐出装置10のジョイント部70が接続される。なお、液体供給部100は、シリンジ101Aが1つ設けられる構成であってもよい。
(加圧部11)
図1に示すように、加圧部11は、加圧部本体12と、加圧部材13と、駆動部14と、回転規制機構15とを備えている。加圧部本体12は、有底で上端が開口した円筒形状を呈しており、開口はベース部材16で閉鎖されている。加圧部本体12の底部12aの平面視における中央部には、加圧部材13が挿通される貫通孔12bが形成されている。底部12aの外面12cはノズルプレート20が装着される装着面である。
図1、図2に示すように、ノズルプレート20は、液体が収容される貯留室21を有する凹部22と、貯留室21に液体を導入するための液体流路23と、貯留室21に収容された液体を吐出するための吐出流路22cと、を有する。ノズルプレート20はノズルプレート本体25と、ズルプレート本体25に嵌め込まれるジョイント部70とを備え、液体流路23に、液体を混合するための混合エレメント26が着脱自由に設けられる。
接続流路73内には、液体供給部100から供給される異なる種類の液体を混合するための混合エレメント26が着脱自由、回転自由に配置される。混合エレメント26は、液体流路23内を流通する流体に転換、反転作用を与えることにより、流体を均質に混合するものである。混合エレメント26は既知のものが用いられ、混合エレメント26の形状は特に限定されない。例えば、混合エレメント26は長方形の板を180度右回転方向へねじった形状の右ねじれ羽根と長方形の板を180度左回転方向へねじった形状の左ねじれ羽根とを交互に配置し、長さ方向の端部同士を互いに直交するように接合したものであってもよく、複数枚の板を角度を変えて互いに噛み合い交差させたものであってもよい。図2(D)に示すように、混合エレメント26を軸方向の一端側から見たとき(側面視)において各羽根は円形形状であって、その直径は、混合エレメント26の各羽根が接続流路73の内壁に当接し接続流路73の内壁と混合エレメントの羽根との間に隙間が生じない大きさに設定される。図2(D)においては、接続流路73と混合エレメント26とを示しており、その他の構成は図示を省略している。本実施形態では、混合エレメント26の長さは8mm、混合エレメント26の最大直径は2.3mm、ジョイント部70の接続流路73の長さは10mm、直径は2.3mmに設定されているが、これに限定されるものではない。
本実施形態の液体吐出装置10の動作について説明する。前提として、すでに貯留室21には液体供給部100から液体が充填されているものとする。初期状態において貯留室21に液体が充填されていない場合には、液体供給部100から貯留室21に液体を充填しておく。初期状態での液体を充填する動作は後述の液体充填動作と同様である。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。図3に他の実施形態を示す。図3(A)、図3(B)の実施形態においては、ノズルプレート本体25は平面視において矩形状であって、図3(A)における右側の一端側部分(「右側部分」ともいう)32は、左側の他端側部分(「左側部分」ともいう)33よりも厚み(上下方向の長さ)が小さく形成されている。右側部分32の上面32aは、加圧部11の加圧部本体12の底部12aの外面に取付けられる。
図4~図7に他の実施形態を示す。図4~図7の実施形態においては、ノズルプレート20のノズルプレート本体25は、第1部材31と、第1部材31と分離自由に接合される第2部材41と含む。第1部材31および第2部材41は、第1部材31に形成される液体流路23の少なくとも混合エレメント26が設けられた領域に沿って分離自由である。なお、図7ではノズルプレート20の構成を図示し、他の構成の図示は省略している。
第1部材31は、平面視において矩形状であって、図4における右側の一端側部分(「右側部分」ともいう。)32は、左側の他端側部分(「左側部分」ともいう。)33よりも厚み(上下方向の長さ)が小さく形成されている。右側部分32の上面32aは、加圧部11の加圧部本体12の底部12aの外面に取付けられる。第1部材31の右側部分32の厚みは、加圧部材13の小径部13aの上下方向の長さを短くするためにできるだけ薄く形成されており、本実施形態では1500μmに設定されているが、これに限定されない。左側部分33は後述するネジ孔38bを形成するために右側部分32よりも厚く形成されており、本実施形態では3000μmに設定されているが、これに限定されない。
図4、図5に示すように、第2部材41は長方形状であって、上面41aは第1部材31の下面31aと接合する接合面41aである。第2部材41の接合面41aには、第1部材31の凹部用貫通孔36に対応する位置に、凹部22を形成する凹部用穴42が形成されている。凹部用穴42は、平面から見た形状が円形であり、凹部用穴42の径は凹部用貫通孔36の径と略同じに設定されている。第1部材31の凹部用貫通孔36および第2部材41の凹部用穴42から構成される凹部22には、加圧部本体12の貫通孔12bを貫通した加圧部材13の小径部13aの下端部が収容される。加圧部材13の底面13dと凹部用穴42の底部22aとの間に、液体が収容される貯留室21が形成される。
第1部材31および第2部材41は、その間にシート部材50を介して接合される。第1部材31と第2部材41とが分離自由に接合されるとは、シート部材50を介して接合されることを含む。シート部材50は、平面視において第1部材31および第2部材41に対応する形状および大きさであり素材としてPET(ポリエチレンテレフタレート)が用いられ、厚み50μmに設定されており、可撓性を有する。図5に示すように、シート部材50には、第1部材31の凹部用貫通孔36および第2部材41の凹部用穴42に対応する位置に凹部用貫通孔51が形成され、第1部材31および第2部材41のネジ用貫通孔38a、43、ネジ孔38bに対応する位置にネジ用貫通孔52が形成されている。シート部材50は、少なくとも第1部材31の接合面31aに対向する上面50aが離型処理されている。離型処理とは、シート部材50が少なくとも第1部材31からはがれやすくなる処理を行うことであり、例えば、面に離型剤を塗布する処理である。
図5に示すように、ノズルプレート20は、ノズルプレート20の第2部材41の下面41bからネジ60がネジ用貫通孔43、52、38aを通ってネジ孔38b、12fに挿入されることにより加圧部11に装着される。ネジはネジ頭の下端が第2部材41のネジ用貫通孔43内に位置し、ネジ60が第2部材41の下面41bから飛び出さない長さに設定される。第1部材31と第2部材41とがシート部材50を介して接合された状態において、第1部材31の溝37の下側の開放部分はシート部材50および第2部材41によって覆われ、溝37は液体流路23の一部となる。すなわち、第1部材31および第2部材41は、液体流路23の一部であって、液体流路23の少なくとも混合エレメント26が設けられた領域である溝37に沿って分離自由となっている。
また、図4の実施形態では、第1部材31および第2部材41の接合面31a、41aは吐出流路22cの液体が流れる方向に直交する面(図1における左右方向の面)であるが、これに限定されない。例えば、第1部材31の接合面31aと第2部材41の接合面41aは例えば左右方向に対して傾いた斜めの面であってもよい。また、他の実施形態として、第1部材31の下面31aに加え、側面に溝37が形成され、第2部材41は断面形状がL字形状となっており、第2部材41のL字状の一方の片の接合面が第1部材31の側面と接合し、第2部材41の他方の片の接合面が第1部材31の下面と接合することで、溝37の開放部分が覆われて液体流路23が形成されていてもよい。第1部材31の側面の溝37が第2部材41により覆われて導入流路35となり、第1部材31と第2部材41とは溝37および導入流路35に沿って分離される。
また、図8、図9に示すように、ノズルプレート本体25の溝37は、第1部材31に形成された溝37cと、第2部材41に形成された溝37dから構成されてもよい。第1部材31の溝37cは断面形状が半円形状である。第2部材41の溝37dは断面形状が溝37cとは上下に反転した半円形状であり、第1部材31の溝37cと対応する位置であって、同じ大きさに形成されている。第1部材31および第2部材41が接合された状態で、シート部材50の厚みを無視すると、第1部材31の溝37cおよび第2部材41の溝37dにより断面形状が略円形状の溝37が形成される。図8では説明のためにシート部材50の厚みを大きく記載しているため、溝37の断面形状は円形状とはならないが、実際にはシート部材50は厚みが無視できる程度に薄い。図9に示すように、溝37の円形の直径は、混合エレメント26の側面視における最大長さと略同じであって、混合エレメント26が溝37の内壁に当接し、溝37の内壁と混合エレメント26の羽根との間に隙間が生じない大きさに設定される。シート部材50は第1部材31の溝37cおよび第2部材41の溝37dに対応する位置に長孔50bを有しており、溝37c、37bによる液体流路23内にシート部材50は位置しない。その他の構成および作用効果については、図4の実施形態と同様であるため、対応する部分に同一の符号を付すことで説明を省略する。なお、図9ではノズルプレート20の構成を図示し、他の構成の図示は省略している。
図10、図11に本発明の他の実施形態を示す。以下、図4の実施形態と異なる点について説明する。図10、図11に示すように、第1部材31の左側部分33の上面33aに、ジョイント部34A、34Bが側面視において二つ並んで設けられている。第1部材31には、ジョイント部34A、34Bの接続流路34aにそれぞれ連通する導入流路35A、35Bが形成されている。第1部材31の下面31aには、導入流路35A、35Bと連通する溝37Aが形成されるとともに、溝37Aと連通する溝37Bが、図11における左右方向に形成されている。溝37Bは凹部用貫通孔36と連通している。溝37Bには混合エレメント26が配置される。溝37A、37Bは、断面形状が半円形状であり、混合エレメント26が収容できる大きさである。溝37A、37Bの下側は開放されている。第1部材31が第2部材41とシート部材50を介して接合されることで、溝37A、37Bは液体流路23の一部となる。溝37A、37B、導入流路35A、35B、接続流路34a、34aは液体流路23を構成する。なお、溝37A,37Bは第2部材41にのみ設けられていてもよく、図8の実施形態と同様に第1部材31および第2部材41に溝が設けられて液体流路23を形成してもよい。
11 加圧部
12 加圧部本体
13 加圧部材
14 駆動部
20 ノズルプレート
21 貯留室
22c 吐出流路
22d 吐出口
23 液体流路
25 ノズルプレート本体
26 混合エレメント
31 第1部材
31a 接合面
34 ジョイント部
34a 接続流路
41 第2部材
41a 接合面
50 シート部材
70 ジョイント部
34A ジョイント第1部材
34B ジョイント第2部材
100 液体供給部
Claims (8)
- 液体が収容される貯留室と、液体供給部から供給される液体を前記貯留室に導入するための液体流路と、前記貯留室に収容された液体を吐出するための吐出流路とを有するノズルプレートであって、
第1部材と、前記第1部材と分離自由に接合される第2部材とを有し、
前記液体流路に、液体を混合するための混合エレメントが着脱自由に設けられ、
前記第1部材および前記第2部材は、前記液体流路の少なくとも前記混合エレメントが設けられた領域に沿って分離自由である、ノズルプレート。 - 少なくとも前記貯留室と前記吐出流路とを有するノズルプレート本体と、
前記ノズルプレート本体に着脱自由に設けられ、前記液体供給部と接続するためのジョイント部とを含み、
前記液体流路の少なくとも一部を構成する前記ジョイント部の流路に前記混合エレメントが設けられる、請求項1に記載のノズルプレート。 - 前記液体供給部と接続するためのジョイント部を含み、
前記ジョイント部は前記第1部材と前記第2部材とからなり、前記液体流路の少なくとも一部を構成する前記ジョイント部の溝に前記混合エレメントが設けられる、請求項1に記載のノズルプレート。 - 前記貯留室と、前記吐出流路とを有するノズルプレート本体を含み、
前記ノズルプレート本体は前記第1部材と前記第2部材とからなり、前記液体流路の少なくとも一部を構成する前記ノズルプレート本体の溝に前記混合エレメントが設けられる、請求項1に記載のノズルプレート。 - 前記第1部材および前記第2部材の少なくとも一方の面であって他方と接合される面に溝を有する、請求項1に記載のノズルプレート。
- 前記第1部材および前記第2部材の互いに接合される面はシート部材を介して接合される、請求項5に記載のノズルプレート。
- 前記液体供給部と接続され、前記液体供給部から異なる種類の液体がそれぞれ供給される複数のジョイント部をさらに含み、
前記液体流路の少なくとも一部を構成する前記複数のジョイント部の流路は、前記ノズルプレート本体の溝と連通し、前記混合エレメントにより前記異なる種類の液体が混合される、請求項4に記載のノズルプレート。 - 液体を加圧することにより液体を吐出する液体吐出装置であって、
加圧部と、前記加圧部の下端に設けられる請求項1から7のいずれか一項に記載のノズルプレートと、を備え、
前記加圧部は、
加圧部本体と、
前記加圧部本体に上下方向に移動自由に支持され、下端部が前記貯留室に収容されるように前記加圧部本体から突出し、前記液体流路から前記貯留室に導入された液体を加圧して前記吐出流路から吐出させる加圧部材と、
前記加圧部材を上下方向に移動させる駆動部と、を備える、液体吐出装置。
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