本發(fā)明涉及液體噴出裝置及液體噴出方法。

背景技術：

目前，噴出液體制作印刷物或立體物的液體噴出裝置正在被使用。例如，在專利文獻1所記載的噴墨打印機中，從噴嘴噴射液柱狀的墨液時，通過設置于噴嘴部分的發(fā)熱單元(激光)給墨液賦予粘度變化，使液柱產(chǎn)生脈動，形成墨滴。

【在先技術文獻】

【專利文獻】

專利文獻1：日本特開平6-64161號公報

但是，在專利文獻1所記載的技術中，由于在噴出墨液的噴嘴部分設置有發(fā)熱單元，因此存在干燥的墨水附著在噴嘴邊緣并堆積的可能性。如果干燥的墨水在噴嘴邊緣堆積，則可能影響噴嘴的墨水噴出性能。因此，需要能夠抑制墨水在噴嘴附近堆積且穩(wěn)定地噴出墨水的技術。這種問題并不限于噴出墨水的噴墨打印機，而是能夠噴出各種液體的液體噴出裝置所共通的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為至少部分解決上述問題而提出，可作為以下方式實現(xiàn)。

(1)根據(jù)本發(fā)明的一方式，提供了液體噴出裝置。該液體噴出裝置具備：頭部，具有噴出液柱狀的液體的噴嘴；液滴生成部，在與所述噴嘴分離的位置，向從所述噴嘴噴出的所述液柱狀的液體賦予周期性變化的能量并生成液滴；以及方向變更部，變更所生成的所述液滴中的至少一部分液滴的飛行方向。根據(jù)這種方式的液體噴出裝置，在與噴嘴分離的位置能給液體賦予用于液滴化的能量，所以能夠抑制液體在噴嘴附近干燥而堆積。因此，能夠穩(wěn)定地噴出液體。

(2)在上述方式的液體噴出裝置中，所述液滴生成部可以通過照射激光而向所述液柱狀的液體賦予所述能量。根據(jù)這種方式，能夠高精度地使液柱狀的液體液滴化。

(3)在上述方式的液體噴出裝置中，所述方向變更部可以通過給至少一部分所述液滴照射激光，從而變更所述飛行方向。根據(jù)這種方式，能夠變更各種特性的液體的飛行方向。

(4)在上述方式的液體噴出裝置中，所述液滴生成部可以生成第一尺寸的液滴和比所述第一尺寸大的第二尺寸的液滴。根據(jù)這種方式，能夠使用適用于不同用途的尺寸的液滴進行印刷或造型。

(5)在上述方式的液體噴出裝置中，所述液體噴出裝置具備回收部，所述回收部可以回收所述第一尺寸的液滴或所述第二尺寸的液滴再供應給所述頭部。根據(jù)這種方式，由于能夠回收液體進行再利用，所以能夠有效地使用液體。

(6)在上述方式的液體噴出裝置中，所述方向變更部可以變更所述第一尺寸的液滴的飛行方向，不變更所述第二尺寸的液滴的飛行方向，所述回收部回收飛行方向被變更的所述第一尺寸的液滴，不回收飛行方向沒有被變更的所述第二尺寸的液滴。根據(jù)這種方式，由于變更尺寸小(第一尺寸)的液滴的飛行方向，比起變更尺寸大(第二尺寸)的液滴的飛行方向，可大幅變更液滴的飛行方向。因此，能夠有效地回收尺寸小的液滴。

(7)在上述方式的液體噴出裝置中，所述方向變更部可以變更所述第一尺寸的液滴的飛行方向，不變更所述第二尺寸的液滴的飛行方向，所述回收部不回收飛行方向被變更的所述第一尺寸的液滴，回收飛行方向沒有被變更的所述第二尺寸的液滴。根據(jù)這種方式，由于能夠使用尺寸小(第一尺寸)的液滴進行印刷或造型，因此能夠精細地生成圖像或立體物。

(8)在上述方式的液體噴出裝置中，所述液體噴出裝置具備能量給予部，所述能量給予部向命中規(guī)定的對象物的所述液滴給予能量。根據(jù)這種方式，例如，能夠?qū)⒚械囊旱喂潭ㄓ趯ο笪铩?/p>

(9)在上述方式的液體噴出裝置中，所述液體是包含粉末和溶媒的流動性組成物，所述能量給予部通過給命中的所述液滴給予能量，從而將所述液滴中的所述粉末燒結(jié)、或者熔融后固化。根據(jù)這種方式，通過燒結(jié)或固化液體中的粉末，從而能夠?qū)⒚械囊旱喂潭ㄓ趯ο笪铩?/p>

本發(fā)明除了作為上述液體噴出裝置的方式以外，能夠以各種方式實現(xiàn)。例如，能夠以液體噴出裝置噴出液體的液體噴出方法、用于控制液體噴出裝置的計算機程序、記憶該計算機程序的非暫時性的有形的記錄媒體等方式實現(xiàn)。

附圖說明

圖1是示出作為第1實施方式的液體噴出裝置的簡要構(gòu)成的說明圖。

圖2是控制處理的流程圖。

圖3是示出作為第2實施方式的液體噴出裝置的簡要構(gòu)成的說明圖。

圖4是示出作為第3實施方式的液體噴出裝置的簡要構(gòu)成的說明圖。

符號說明

100液體噴出裝置100b液體噴出裝置

100c液體噴出裝置110頭部

112注射器114噴嘴

120液滴生成部130方向變更部

140回收部141接收部

150能量給予部160控制部

170加壓泵180粘度調(diào)整容器

182溶媒供應容器190對象物移動機構(gòu)

200計算機300對象物。

具體實施方式

a.第1實施方式：

圖1是示出作為本發(fā)明的第1實施方式的液體噴出裝置100的簡要構(gòu)成的說明圖。液體噴出裝置100具備頭部110、液滴生成部120和方向變更部130。另外，本實施方式的噴出裝置具備回收部140、能量給予部150、控制部160、加壓泵170、粘度調(diào)整容器180、溶媒供應容器182和對象物移動機構(gòu)190。

頭部110具備噴出液柱狀液體的噴嘴114。具體地說，頭部110具備作為儲存液體的液體容器的注射器(syringe)112、以及與注射器112內(nèi)部連通且將注射器112內(nèi)的液體噴出到外部的噴嘴114。在本實施方式中，注射器112是圓筒形，用不銹鋼形成。另外，噴嘴114被形成作為設置于注射器112的一部分上的貫通孔。頭部110并不限于這種方式，只要能噴出所儲存的液體，則可采用各種方式。

注射器112被供應通過加壓泵170施加壓力的液體。通過該壓力，液體從噴嘴114呈液柱狀向鉛直下方噴出。由粘度調(diào)整容器180向加壓泵170供應已調(diào)整粘度的液體。粘度調(diào)整容器180從溶媒供應容器182被供應溶媒，通過被供應的溶媒，液體的粘度被調(diào)整到規(guī)定的粘度。本實施方式中液體的粘度在50mpa·s以上。噴嘴114內(nèi)部的液體的壓力，由圖中沒有示出的壓力計監(jiān)測，通過對加壓泵170施加的壓力進行反饋控制，使噴嘴114中的液體的壓力維持為固定。在本實施方式中，壓力被調(diào)整為使從噴嘴114噴出的液體的流速達到10m/秒～20m/秒。

在本實施方式中，從噴嘴114噴出的液體是包含粉末和溶媒的流動性組成物。作為該液體的構(gòu)成材料，例如，可使用鎂(mg)、鐵(fe)、鈷(co)、鉻(cr)、鋁(al)、鈦(ti)、銅(cu)、鎳(ni)等單質(zhì)粉末，或者包含這些金屬中的一個以上的合金(馬氏體時效鋼、不銹鋼、鈷鉻鉬合金、鈦合金、鎳合金、鋁合金、鈷合金、鈷鉻合金)等混合粉末，作為包含溶劑和粘合劑的泥漿狀或糊狀混合材料等。另外，可使用聚酰胺、聚縮醛、聚碳酸酯、變性聚苯醚、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等通用工程塑料。此外，也可使用聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亞胺、酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚醚醚酮等工程塑料。如此這樣，并不特別限定構(gòu)成材料，也可使用除上述金屬之外的金屬、陶瓷、樹脂等。另外，作為溶媒，例如可使用水；2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚等(聚)亞烷基二醇單烷基醚類；乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯等乙酸酯類；苯、甲苯、二甲苯等芳香族碳氫化合物類；丁酮、丙酮、甲基異丁酮、3-庚酮、二異丙基酮、乙酰丙酮等酮類；乙醇、丙醇、丁醇等醇類；四烷基銨醋酸鹽類；二甲基亞砜、二乙基亞砜等亞砜類溶劑；吡啶、r-甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶等吡啶類溶劑；四烷基銨醋酸鹽(例如，四丁基醋酸銨等)等離子液體，也可從中選擇一種或者兩種以上組合使用。另外，作為粘結(jié)劑，例如，可使用丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、纖維素樹脂或其他合成樹脂，或者pla(聚乳酸)、pa(聚酰胺)、pps(聚苯硫醚)或其他熱塑性樹脂。

在與噴嘴114分離的位置，液滴生成部120給從噴嘴114噴出的液柱狀液體賦予周期性變化的能量以生成液滴。該液滴生成部120被配置在與噴嘴114分離的位置。本實施方式的液滴生成部120是照射光能(激光)的激光裝置，其具備激光光源和將從激光光源射出的激光向液柱狀液體匯聚的聚光透鏡。從液滴生成部120射出的激光，在與噴嘴114分離的位置照射液柱狀液體。在本實施方式中，液柱狀液體被照射激光的位置在噴嘴114離開垂直下方0.5mm處。在本實施方式中，液柱狀液體被從與液體流動方向(垂直方向)垂直的方向(水平方向)照射激光。本實施方式的液滴生成部120向液柱狀液體照射能量周期性變化的脈沖激光。液體被照射這種激光后，在液柱狀液體的流動方向會產(chǎn)生溫度高的部分和溫度低的部分，據(jù)此液柱被切碎，被液滴化。生成的液滴向垂直下方飛行。液滴生成部120照射激光的時機、能量是根據(jù)液體的特性預先確定的，由控制部160控制。另外，從激光的照射效率來看，優(yōu)選向液柱狀液體照射的激光的光斑直徑小于等于液柱直徑。但是，激光的光斑直徑也可大于液柱直徑。

方向變更部130變更液滴生成部120生成的液滴中至少一部分液滴的飛行方向。本實施方式的方向變更部130是激光裝置，其具備激光光源和將從激光光源射出的激光向液滴匯聚的聚光透鏡。方向變更部130對垂直向下方飛行的液滴，從與飛行方向垂直的方向照射激光，變更飛行中的液滴的飛行方向。在本實施方式中，飛行中的液滴被照射激光的位置在頭部110垂直下方1mm處。當飛行中的液滴被照射激光時，液滴中的溶媒至少一部分瞬間氣化而生成氣體，在該氣體的壓力的作用下，液滴的飛行方向變更。激光的照射能量越高，另外，液滴的尺寸越小，液滴的飛行方向變更幅度就越大。在液滴橫穿方向變更部130的時機進行方向變更部130的照射激光。方向變更部130的照射激光的時機、能量是根據(jù)液體的特性預先確定的，由控制部160控制。在本實施方式中，被方向變更部130變更飛行方向的液滴會命中配置于頭部110垂直下方約2mm處的對象物300。對象物300例如是記錄媒體或造型臺架。

回收部140回收由液滴生成部120生成的液滴的至少一部分再供應給頭部110?；厥詹?40具備用于回收從上方飛來的液滴的接收部141。接收部141回收的液滴由圖中沒有示出的吸引裝置送到粘度調(diào)整容器180被調(diào)整粘度，然后再供應給頭部110。在本實施方式中，回收部140回收被方向變更部130變更飛行方向的液滴。回收部140也稱為“槽(gutter)”。

能量給予部150給予命中對象物300的液滴能量使其硬化。在本實施方式中，能量給予部150是給予液滴光能(激光)的激光裝置。能量給予部150具備激光光源和將從激光光源射出的激光向命中的液滴匯聚的聚光透鏡。能量給予部150通過給予命中的液滴能量，將液滴中的粉末燒結(jié)，或者熔融后固化。在本實施方式中，據(jù)此將液滴中的粒子固定在對象物300上。

對象物移動機構(gòu)190是將對象物300從水平方向或垂直方向向頭部110移動的機構(gòu)。在本實施方式中，頭部110及能量給予部150的位置被固定，由對象物移動機構(gòu)190移動對象物300。對象物移動機構(gòu)190具備用于移動對象物300的電機等各種致動器。另外，在其他實施方式中，也可使對象物300的位置固定，頭部110和能量給予部150一起移動。對象物移動機構(gòu)190進行的對象物300的移動，由控制部160控制。

控制部160控制整個液體噴出裝置100?？刂撇?60具備cpu162和存儲器164。cpu162通過執(zhí)行存儲器164中保存的程序，控制液體噴出裝置100。該程序也可被記錄在各種記錄媒體中。

在控制部160連接有計算機200。控制部160從計算機200接收表示對對象物300噴出液滴的位置的數(shù)據(jù)。控制部160根據(jù)從計算機200接收到的數(shù)據(jù)，控制加壓泵170、液滴生成部120、方向變更部130、對象物移動機構(gòu)190及能量給予部150，使液滴命中對象物300，在對象物300上進行印刷或立體物的造型。另外，控制部160也可不從計算機200獲取數(shù)據(jù)，而從網(wǎng)絡或記錄媒體直接獲取數(shù)據(jù)。

圖2是控制部160根據(jù)程序反復執(zhí)行的控制處理的流程圖。首先，控制部160控制加壓泵170，從頭部110具備的噴嘴114噴出液柱狀液體(步驟s10)。另外，控制部160控制液滴生成部120，在與噴嘴114分離的位置，給液柱狀液體賦予周期性變化的能量并生成液滴(步驟s20)。在本實施方式中，從液滴生成部120向液柱狀液體照射預先確定的一定周期的激光。如此，從噴嘴114噴出的液柱狀液體中不斷生成一定尺寸的液滴。液滴生成后，控制部160控制方向變更部130，變更所生成的液滴中至少一部分液滴的飛行方向(步驟s30)。在該步驟s30中，控制部160根據(jù)從計算機200接收到的數(shù)據(jù)，在控制對象物移動機構(gòu)190移動對象物300，同時針對命中對象物300的液滴，控制方向變更部130對該液滴照射激光，變更該液滴的飛行方向。與之相對，沒有命中對象物300的液滴則不被方向變更部130照射激光，由回收該液滴的回收部140回收。通過進行這種控制，控制部160可使液滴命中對象物300上的任意位置，進行印刷或造型。

通過以上說明的本實施方式的液體噴出裝置100，由于在與噴嘴114分離的位置液體會被賦予用于液滴化的能量，所以能夠抑制液體在噴嘴114附近干燥并堆積。因此，能夠穩(wěn)定地噴出液體。

另外，在本實施方式中，由于使用激光作為生成液滴的能量，因此能夠高精度地使液柱狀液體液滴化。另外，使用激光進行液滴化，例如，比起壓電式、熱敏式的液體噴出裝置，尤其能夠使高粘度液體液滴化。

另外，在本實施方式中，由于使用激光變更液體的飛行方向，因此可使用各種特性的液體進行印刷或造型。例如，在使液滴帶電通過靜電力變更飛行方向的技術中，需要使用能夠帶電的液體，但是在本實施方式中可使用無法帶電的液體，因此可使用各種材料進行印刷或造型。

另外，在本實施方式中，由于回收部140會回收再利用一部分液滴，因此可有效使用液體。

另外，在本實施方式中，通過從頭部110的外部賦予能量使液體液滴化，所以頭部110的構(gòu)造變得簡便，可將頭部110設置為耐壓性高的構(gòu)造。因此，可使用廣泛的液體進行印刷或造型。

b.第2實施方式：

圖3是示出作為本發(fā)明的第2實施方式的液體噴出裝置100b的簡要構(gòu)成的說明圖。本實施方式的液體噴出裝置100b的構(gòu)成和第1實施方式的液體噴出裝置100相同。在本實施方式中，由液滴生成部120生成兩種尺寸的液滴，該點與第1實施方式相異。在本說明書中，所謂液滴的尺寸，就是液滴的體積。另外，也可以將液滴的尺寸作為液滴的重量來把握。

本實施方式的液滴生成部120從液柱狀液體生成第一尺寸的液滴和比第一尺寸大的第二尺寸的液滴。控制部160控制液滴生成部120，使照射液柱的激光的照射間隔在生成第一尺寸的液滴時和生成第二尺寸的液滴時相異，從而生成不同尺寸的液滴。例如，如果縮短激光的照射間隔，就可生成尺寸小的液滴，反之，如果延長激光的照射間隔，則可生成尺寸大的液滴。另外，控制部160通過控制激光的照射時間、照射輸出、照射范圍，也可生成不同尺寸的液滴。

在本實施方式中，控制部160控制液滴生成部120，將沒有命中對象物300的液滴生成為第一尺寸，將命中對象物300的液滴生成為第二尺寸。另外，控制部160控制方向變更部130，不向命中對象物300的第二尺寸的液滴照射激光，而向沒有命中對象物300的第一尺寸的液滴選擇性地照射激光以變更飛行方向?；厥詹?00回收飛行方向變更的第一尺寸的液滴，不回收飛行方向沒有變更的第二尺寸的液滴。

通過以上說明的本實施方式的液體噴出裝置100b，液滴生成部120使能量發(fā)生變化，生成第一尺寸的液滴和比第一尺寸大的第二尺寸的液滴，因此可使用適用于不同用途的尺寸的液滴進行印刷或造型。特別是在本實施方式中，由于通過激光變更尺寸小(第一尺寸)的液滴的飛行方向，比起變更尺寸大的液滴的飛行方向，可大幅變更飛行方向。因此，可有效回收不需要的液滴，另外，也可抑制不應命中的液滴誤命中對象物300。

c.第3實施方式：

圖4是示出作為本發(fā)明的第3實施方式的液體噴出裝置100c的簡要構(gòu)成的說明圖。本實施方式的液體噴出裝置100c的構(gòu)成和第1實施方式的液體噴出裝置100相同。第2實施方式中，與回收尺寸小的液滴相對，第3實施方式中回收尺寸大的液滴。

本實施方式的液滴生成部120，與第2實施方式相同，從液柱狀液體生成第一尺寸的液滴和比第一尺寸大的第二尺寸的液滴。另外，本實施方式的控制部160，與第2實施方式相反，將沒有命中對象物300的液滴生成為第二尺寸，將命中對象物300的液滴生成為第一尺寸。另外，控制部160控制方向變更部130，不向沒有命中對象物300的第二尺寸的液滴照射激光，而向命中對象物300的第一尺寸的液滴選擇性地照射激光以變更飛行方向?；厥詹?40不回收飛行方向變更的第一尺寸的液滴，回收飛行方向沒有變更的第二尺寸的液滴。

通過以上說明的本實施方式的液體噴出裝置100c，與第2實施方式相同，可使用適用于不同用途的尺寸的液滴進行印刷或造型。特別是在本實施方式中，通過激光變更尺寸小(第一尺寸)的液滴的飛行方向，使該液滴命中對象物300。因此，可使用尺寸小的液滴進行圖像的印刷或立體物的造型，能夠精細地生成圖像或立體物。另外，在本實施方式中，由于回收尺寸大的液滴，因此可提高液體的回收率，有效使用液體。另外，在本實施方式中，由于是變更尺寸小的液滴的飛行方向，比起變更尺寸大的液滴的飛行方向，可大幅變更飛行方向。因此，可抑制應命中的液滴誤被回收部140回收。

d.第4實施方式：

第4實施方式的液體噴出裝置的構(gòu)成與圖4示出的第3實施方式的液體噴出裝置100c相同。在上述第3實施方式中，控制部160控制方向變更部130，向命中對象物300的第一尺寸的液滴選擇性地照射激光變更飛行方向。與之相對，在第4實施方式中，控制部160控制方向變更部130，無關液滴的尺寸，向飛來的所有液滴照射激光。即使向飛來的所有液滴照射激光，由于尺寸小的液滴比尺寸大的液滴飛行方向變更幅度大，因此可一邊回收尺寸大的液滴，一邊使尺寸小的液滴命中對象物300。在本實施方式中，由于尺寸大的液滴的飛行方向也被變更，因此回收部140的接收部141被配置在能夠回收飛行方向變更的尺寸大的液滴的位置。另外，在本實施方式中，方向變更部130既可經(jīng)常照射激光，也可對所有液滴照射脈沖狀的激光。

e.變形例：

<第1變形例>

在上述實施方式中，為進行液體的液滴化以及液滴飛行方向的變更，使用了激光。與之相對，也可將液體的液滴化以及液滴飛行方向的變更中的至少一個用除激光以外的其他能量來實現(xiàn)。作為除激光之外的其他能量，例如，可使用微波激射器。

<第2變形例>

在上述實施方式中，如果能夠變更液滴的飛行方向，那么從方向變更部130照射的激光的聚光位置也可不進行精密的調(diào)整。例如，不向液滴進行光斑式聚光，而是沿著與液滴的飛行方向垂直的面照射平面狀的激光，從而變更液滴的飛行方向。另外，也可照射聚光光斑呈橢圓形的激光，來變更液滴的飛行方向。

<第3變形例>

在上述第2實施方式中，液體噴出裝置100b可以具備：在方向變更部130開始驅(qū)動之前，使回收部140向噴嘴的垂直下方移動的致動器。如果在方向變更部130開始驅(qū)動之前，回收部140位于噴嘴的垂直下方，就可抑制不需要的液滴命中對象物300。

<第4變形例>

在上述實施方式中，也可省略回收部140，例如，將不需要的液滴廢棄，如此構(gòu)成液體噴出裝置100。另外，如果能夠給注射器112供應高壓液體，則加壓泵170、粘度調(diào)整容器180、溶媒供應容器182的構(gòu)成可隨意。

<第5變形例>

在上述第2實施方式及第3實施方式中，液滴生成部120生成兩種尺寸的液滴。與之相對，液滴生成部120也可生成更多種類的尺寸的液滴。

<第6變形例>

上述實施方式的液體噴出裝置100通過能量給予部150，在每次液滴命中時將液滴燒結(jié)或固化。與之相對，能量給予部150，例如，也可在使用液滴全部完成印刷或造型后，給予其能量并將其燒結(jié)或固化。另外，能量給予部150給予的能量，并不限于激光，根據(jù)液體的特性，例如，也可通過加熱器給予熱能，或者給予紫外線等光能、微波等電磁能。

<第7變形例>

在上述實施方式中，方向變更部130通過向液滴照射激光變更液滴的飛行方向。與之相對，方向變更部130，例如也可通過從水平方向給液滴賦予氣流來變更液滴的飛行方向。例如，在類似于第4實施方式的變更所有液滴的飛行方向的方式中，適合應用這種手法。

<第8變形例>

在上述實施方式中，通過軟件實現(xiàn)的功能及處理的一部分或全部也可通過硬件實現(xiàn)。另外，通過硬件實現(xiàn)的功能及處理的一部分或全部也可通過軟件實現(xiàn)。作為硬件，可使用例如集成電路、分立電路(discretecircuit)，或者組合這些電路的電路組件等各種電路。

本發(fā)明并不限于上述實施方式和變形例，在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)，能夠以各種構(gòu)成實現(xiàn)。例如，為了解決上述問題的一部分或全部，或者為了達成上述效果的一部分或全部，可對發(fā)明內(nèi)容中記載的各方式中的技術特征所對應的實施方式和變形例的技術特征適當進行替換、組合。另外，如果該技術特征在本說明書中不是作為必須特征被說明，則可將其適當刪除。